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近日，有媒体报道，由于担心F-35的飞行员在低速弹射中受伤，因此美军暂时禁止体重低于136磅（约合62千克）的飞行员驾驶这款飞机。其实，这已经不是F-35第一次成为新闻焦点，2015年以来，诸如F-35近距格斗不敌F-16、F-35因软件缺陷导致无法进行空中加油等新闻频频见诸报端，这无疑让这款自诞生之日起便饱受争议的战机一直处于“舆论漩涡”中。
人们之所以如此关注F-35，不仅因为其本身是一项三军通用、耗资巨大的“世纪工程”，同时还因为其很可能将成为未来装备规模最大、装备国家最多的第4代战斗机。因此，除美国之外，其他F-35项目的参与国、虽未参与但对F-35感兴趣的国家以及那些以F-35为假想敌的国家都纷纷瞪大眼睛，拿起显微镜来观察这款战机的每一个细节、时刻关注其每一点动态。
其实，要想真正了解F-35，不应单纯关注其账面数据或负面新闻，而应从其当初的研发初衷、研发历程、未来前景等方面来整体把握。因此本刊特策划了《“闪电”故事——F-35的昨天与今天》专题，希望广大读者喜欢。
前 传
在1942年8月到1943年2月的瓜达尔卡纳尔岛战役中，日军的反复进攻遭到美军的坚决阻击，登岛日军伤亡惨重，增援的舰队也损兵折将，战役以日军失败告终，“东京快车”成为惨痛的记忆。为了鼓舞前方士气，日本联合舰队司令山本五十六海军大将决定亲访所罗门群岛上的前线。4月18日早晨6点，山本五十六不顾前线指挥官的劝阻，一干人马乘坐两架三菱G4M轰炸机，在6架三菱“零”式战斗机的护航下，按计划从拉包儿起飞，前往507千米以外的巴拉莱机场，计划8点到达。在到达离目的地只有10分钟的布干维尔岛附近时，天空出现了16架巨大的双发美国战斗机，这是约翰·米切尔少校指挥的美国陆军航空队第13航空队第237战斗机群第339战斗机中队的洛克希德P-38“闪电”式战斗机。
米切尔把中队分成12架主力和尾随的4架猎杀组，发现山本五十六的座机后，立刻命令托马斯·兰菲尔上尉指挥的猎杀组接敌攻击，主力则缠住护航的“零”式战斗机，掩护猎杀组。面对正在丢掉副油箱从空中扑下来的护航“零”式战斗机，兰菲尔紧急跃升向“零”式冲去，以争取主动；僚机莱克斯·巴伯尔中尉则急转追击轰炸机，另外两架战斗机由于故障，无法抛掉副油箱，只得退出战斗。巴伯尔横滚急转之后，差点丢掉目标。当重新捕获目标时，正好位于一架日本轰炸机的尾后。巴伯尔立刻开火，击中了目标的右发动机、后机身和尾翼，再次开火击中左发动机后，目标向左剧烈翻滚，然后向布干维尔岛上浓郁的丛林坠落。巴伯尔险些自己撞上目标的残骸，他只看到丛林里升起的浓烈烟柱，没有顾上核实目标是否坠地，就去继续搜寻第二架轰炸机了。他所不知道的是，他击落的正是山本五十六的座机。这一天正好是杜利特轰炸东京一周年。
珍珠港被袭是美国的奇耻大辱，山本五十六成为美国的头号公敌。猎杀山本五十六或许是太平洋美国陆军航空队最重要的作战行动之一。1943年4月14日，美国海军代号“魔术”的电信情报部门截获并破译了山本五十六即将亲访前线的电报，美军掌握了行动的时间、路线和飞机数量。罗斯福总统亲自命令美国海军部长弗兰克·诺克斯“干掉山本五十六”。4月17日，太平洋舰队司令尼米兹上将在通报了南太平洋司令哈尔西上将后，直接指令在途中猎杀。
为了避免行动暴露，美国战斗机必须避开所罗门群岛上的日军雷达哨所，在海上向南然后向西绕道，单程970千米。返航时不再担心行动暴露，可以穿越所罗门群岛走直线，以节约燃油，但依然有640千米之遥。瓜达尔卡纳尔岛上的美国海军陆战队格鲁门F4F“野猫”和沃特F4U“海盗”战斗机的航程不够，只能调用美国陆军航空队的洛克希德P-38“闪电”战斗机。为了最大限度地增加航程，这些P-38换装了1100～1200升的大型副油箱。米切尔少校根据情报里的时间表，精确计算了截击时间应该为9∶35，这时日本飞机应该正好在布干维尔岛空域下降，准备着陆。选择在布干维尔岛截击是有道理的。米切尔的P-38没有雷达，全靠目视搜索，在茫茫大海上容易错过目标，而在降落航线的必经之路上守株待兔地截击则把握要大得多。问题是，米切尔的中队不能太早到达，那样会惊动日军；晚到就要错过战机，当然也不行。行动的成功取决于精确的导航和对时间的把握，还取决于日军飞机的守时。另外，米切尔的P-38在整个出击途中，都在15米高的波浪尖上无线电静默飞行，必须避开岛屿地标，完全依靠速度、时间和航向推测导航，一切都为了保密。为了保证行动的成功，米切尔得到10名第347中队资深飞行员的增援，但飞行员们并不知道目标是山本五十六。4月18日7∶25，18架P-38起飞，但一架P-38在起飞时轮胎爆胎，另一架副油箱无法正常供油，最后只有16架参加行动。米切尔的计算和导航非常出色，中队提前1分钟到达布干维尔岛的截击点，正好看到山本五十六一行的飞机在淡淡的雾霭中开始下降。剩下的就都是历史了。
在希腊神话里，主神宙斯发起威来，就抓起一把闪电丢下去。洛克希德对宙斯的这件兵器很是赞赏，将第二次世界大战期间对洛克希德最重要的P-38战斗机命名为“闪电”。这是洛克希德在1939年首飞、1941年开始大批服役的重型战斗机，由著名的克莱伦斯·凯利·约翰逊设计，他后来设计的P-80“流星”战斗机成为美国第一种喷气式战斗机，F-104“星”式战斗机不幸拥有“寡妇制造者”的恶名，但SR-71“黑鸟”侦察机成为一代传奇，至今依然保持着世界飞行速度纪录。P-38“闪电”一反二战前期美国战斗机大多采用气冷发动机的传统，是较早采用水冷V-12发动机的美国战斗机。机翼上安装的双发动机使机身中心线不受螺旋桨的干扰，容易布置强大而精确的火力，一门20毫米航炮加4挺12.7毫米机枪的威力远远超过当时常见的单纯航空机枪火力。发动机舱向后延伸的尾撑在尾后由水平尾翼横向连接，形成独特的足球球门一样的气动布局。在沃特F4U“海盗”战斗机出现之前，P-38“闪电”是太平洋美军最重要的战斗机，在速度、航程和火力上压倒传奇式的“零”式战斗机。由于P-38“闪电”的出色性能，其成为唯一从二战爆发一直持续生产到二战结束的美国战斗机，总产量超过1万架。在20世纪50年代的F-104“星”式战斗机出现之前，这是洛克希德设计最成功的战斗机。 时间快进到2012年3月6日早上10∶09，在美国佛罗里达州的埃格林空军基地，美国空军第33战斗机联队的埃里克·史密斯中校驾驶一架F-35“闪电Ⅱ”战斗机起飞。在10年的研发和4年多的试飞之后，中队对这架飞机又作了8个月的准备工作。这是F-35历史上第一次由作战中队进行的正常训练起飞，这是形成初始作战能力的第一步，计划飞行时间90分钟。但起飞后不久，伴飞的F-16发现史密斯中校的F-35燃油泄漏，首次正常训练飞行只得提前结束，前后持续了15分钟。事后第33联队的指挥官安德鲁·托斯上校面不改色地指出：“这次飞行是一次真正的里程碑。”史密斯中校则指出：“我们完成了今天的两个目标，一是正常起飞，二是开始在埃格林基地的例行飞行。”地面上的人们照例欢呼，负责地勤的杰瑞米·豪泽上士兴奋地说：“我放飞了第一架F-35，创造了历史，这真是太棒了！” 3月13日下午2∶30，美国海军陆战队的约瑟夫·巴克曼少校驾驶另一架F-35成功地完成了第二次正常训练起飞，延续了93分钟。史密斯中校和巴克曼少校都是试飞员，他们是借调到第33联队充实力量的。第33联队将负责F-35的换型训练，训练作战中队的飞行员和地勤人员，高峰时候计划每年训练100名飞行员，还有2200名地勤人员。
不管从什么角度来说，F-35都将是未来几十年里美国最重要的战斗机。在F-104之后，洛克希德在战斗机研发上屡败屡战，于20世纪90年代终于修成正果，先后赢得F-22和F-35的竞标。F-22是第一种第4代战斗机，具有隐身、超声速巡航、超机动性和网络中心战能力，也是迄今唯一服役的第4代战斗机，是美国空军战斗机力量的当然主力。但F-22的成本高昂，计划产量从1991年的650架最终下降到实际的187架（另加8架试飞飞机），数量远远不能满足美国空军的需要。按照从20世纪70—80年代开始的高低搭配模式，美国空军联合美国海军、美国海军陆战队和盟国，研制了低成本的F-35，作为F-22的补充，但F-35又远远不只是F-22的低端产品那么简单。通用动力公司的F-16“战隼”的产量达到了4500架，而F-35最终不仅将替代F-16，还将替代波音F/A-18“大黄蜂”和AV-8，在2000—2001年，洛克希德·马丁曾经乐观地估计F-35的总产量可能高达6000架，生产周期超过25年。洛克希德·马丁对F-35寄予厚望，将其命名为“闪电Ⅱ”，希望重现P-38的辉煌。
高低搭配
事实上，高低搭配根本不是空中力量从一开始就认可的概念。第二次世界大战后，美国从上到下都对艾森豪威尔的“大规模报复”战略坚信不已，美国空军获得军费的大头，而在美国空军内部，“火攻东京”的李梅的战略空军又拿了大头。美国空军基本是“轰炸机派”的天下。美国空军战略要么是用核轰炸机把敌人炸回石器时代，要么就是用截击机拦截敌人轰炸机，防止敌人把自己炸回石器时代。战术飞机的唯一另外一个用途就是投放战术核武器，作为轰炸机的补充。所以20世纪50—60年代的美国空军的战斗机都是以纵深攻击为主的战斗轰炸机和以拦截敌人轰炸机为主的截击机，没有真正的格斗战斗机。1962年，李梅出任美国空军参谋长，这是“轰炸机派”的顶点。60年代初美国空军的装备论证报告准确地预测了对C-5一级的超大型运输机和B-1一级的可变后掠翼超声速轰炸机的需要，但对战斗机，预测的结果还是“以导弹为主要武器的为空战而优化的F-111和F-4”。这些预测倒不是拍脑袋想出来的，而是从无数空战研究和实战演习中得出来的结论。然而，研究和演习的想定和实战有很大差距。在研究和演习中，敌我之间有一条明确的楚河汉界，这边的都是友军，那边的都是敌人，只要是雷达能够看见的，用导弹在超视距上打就是了。然而，在越南的实战中，敌人常常从意想不到的方向出现，敌我很快就混战成一团，超视距的敌我识别根本不可靠，所以条令规定必须目视识别敌我后方可开火。这样，截击机的远程火力优势根本得不到发挥，而机动性不足的劣势反而暴露得淋漓尽致。美国空军被迫开始了痛苦的反思，结论是美国需要一架新时代的F-86。1965年4月，战术空军司令部提出F-X计划，其要求是单座、双发、全天候，机动性优先于速度和高度，具有高推重比，最高速度为马赫数2.5，可以挂载红外和雷达制导的空空导弹。
1965年12月8日，美国战术空军司令部向美国航空工业界13个公司发出F-X研究的招标，强调均衡的空空、空地能力，有8个公司回应。1966年3月8日，战术空军司令部选中波音、洛克希德、北美，开始为期4个月的概念研究，格鲁门自费参加。这些公司总共提出500多个研究方案，但典型方案的重量达到30吨，采用可变后掠翼，机体大量采用先进材料，速度为马赫数2.7，与其说是新时代的F-86，不如说是死灰复燃的F-111。美国空军对研究的结果很不满意，中止了进一步的研究。这时战术空军司令部开始意识到，原先F-X要求的提法不对，不应该不分主次，同时强调空空和空地，把所有人都引向了一个错误的方向。正在这个时候，伯伊德的能量机动理论开始得到重视，美国空军把他调到装备规划部门，责令他把F-X重新引上轨道。
1967年对美国空军来说流年不利，F-4和F-105被证明不适合越南空战的需要，而苏联又在图希诺航展上意外地展示了令人耳目一新的米格-25，双垂尾给人以高机动性的印象。美国空军重新提出了F-X计划，用以取代F-4。美国空军重又强调空优的重要性，提出没有可靠的空优，对地攻击也无法保证。在伯伊德的主持下，F-X（F-15的方案阶段）的重量要求由27吨降低到18吨，速度由马赫数3降到马赫数2.3～2.5。1967年8月11日，第二轮F-X启动。通用动力、洛克希德、费尔柴尔德-共和、北美、格鲁门参加研究，美国空军的评估队伍达到500多人，“多用途派”还是想把地形跟踪、盲目轰炸等功能塞进去，辩称技术的发展会使这些系统的重量降下来，但忽略了这么做对技术风险和成本的影响。
1968年，美国海军最终还是退出了百病缠身的TFX（F-111）计划，另起炉灶，搞起F-14。F-14其实是美国海军把F-111大卸八块，再按美国海军的心愿重新拼装，基本技术来自F-111B海军型，但是设计思想围绕舰队防空的要求，不再受空军型对地攻击的要求所困扰，将性能和系统最优化。这一年又逢总统大选，这给F-X计划带来极大的变数，所以美国空军赶紧把F-X的要求制定得尽可能和F-14不一样，免得国防部和国会的老爷们又动海空军通用的脑筋，再被迫吞下一支“盐水鸡”（美国空军戏称海军战斗机为Saltwater Fighter）。为了把生米煮成熟饭，美国空军学美国海军F-14的样，跳过原型机，直接进入F-15的工程开发阶段。 F-X的要求是单座、双发、固定翼，具有优秀的视野、平衡的超视距和视距内空战能力。单座不仅可以节约2.5吨重量，还可以和美国海军的F-14拉开距离。作为最高性能的战斗机，双发还是必要的。尽管双发会增加全机重量，但双发可以提供更大的总推力，达到更高的全机推重比，而推重比是能量机动的关键。中等后掠角的固定翼不仅比可变后掠翼更轻和更可靠，而且在速度和机动性之间达到最优均衡。F-15成为战后美国空军第一架以机动性为主要设计指标的战斗机，也是此后30年美国空军的第一主力战斗机，即使在F-22已经服役的今天，其还将补充数量严重不足的F-22，继续使用到至少2030年。
F-15上马了，但是美国空军里还是有不同声音。美国国防部部长办公室的皮埃尔·斯普雷和伯伊德、哈利·希莱克（通用动力的设计师，先主持F-111的设计，后主持F-16的设计）、埃福莱斯特·里奇奥尼（试飞员，师从美国历史上最著名试飞员恰克·耶格，曾主管莱特-帕特森空军基地的飞行动力实验室，这是美国空军的科研中心）等组成所谓的“战斗机黑手党”，鼓吹一种12.5吨级的单座、单发的F-XX轻型战斗机，围绕跨声速性能进行优化设计，只装备简单的火控雷达，只需要简单的维修。1969年，美国国防部要求海空军采用F-XX，替代日渐昂贵的F-14和F-15计划，但是海空军不感兴趣，以越南战场上表现不佳的F-104和F-5作为推搪。其实这根本是指鹿为马。F-104轻巧简单不错，但机动性和F-XX根本不是一个概念。F-5的机动性相当出色，但速度太低，爬升也慢，追不上米格-21。F-XX的想法无疾而终了。
但是“战斗机黑手党”在美国空军里有很多同情者，很多空战“老鸟”甚至调侃性地建议，索性购买米格-21来解决空优问题。1968年的一些计算机仿真研究和实战演习都证明了F-XX概念的优越性，但美国空军的F-15和美国海军的F-14都刚上马，它们最不希望的就是受到F-XX或任何别的计划干扰。
到了70年代，越南战争对美国经济的重创已经显现出来，美国的财力大不如前，被迫放弃了金本位体系，在国防开支上也大幅度收缩。尼克松时代的国防部长莱尔德被指令整顿国防采购系统，莱尔德任命助理国防部长大卫·帕卡德理顺国防采购这个烂摊子，帕卡德强烈主张恢复竞标制度。正好这时伯伊德在美国空军装备预研部门，他说动了帕卡德启动轻型战斗机的研制。1972年，美国国会拨款1200万美元，正式启动“轻重量战斗机”（Light Weight Fighter，简称LWF）计划，要求新战斗机为10吨级，具有高机动性，高推重比。LWF是作为F-15的补充，而不是替代。LWF不要求和米格-25比速度、比高度，相反，LWF要求在空战常用的1万～1.3万米高度、马赫数0.6到1.6的范围内对性能进行最优化，重点为机动性和加速性，而不是速度和载弹量。越南战争的经验也表明，尺寸较小的战斗机在视距内空战时较难被发现。但这时候，LWF还只是一个研究性的计划，没有生产计划。
LWF计划的目的主要有三个：
1）评估新技术对提高战斗机性能的作用；
2）评估降低研制和生产成本的方法；
3）为未来战斗机提供选择。
美国空军于1972年1月邀请波音、通用动力、洛克希德、诺斯罗普和沃特公司参加竞标，5家公司很快提出了各自的方案，通用动力和诺斯罗普的方案入选。两家各制造两架技术验证机，对比试飞。通用动力的型号为YF-16，诺斯罗普为YF-17。通用动力获得拨款3790万美元，诺斯罗普获得拨款3990万美元，拨款包括设计和制造两架原型机和300小时试飞的费用。对比试飞充分证明了“战斗机黑手党”对于轻巧战斗机的概念的正确性。
恰好同一时期，北欧四国（比利时、丹麦、荷兰、挪威）计划替换F-104，在YF-16、YF-17、萨伯JA-37、“幻影”F-1之间比较，倾向于选用LWF的获胜者，但条件是美国空军必须自己也大量购买。同一时期，美国空军接受了不可能用F-15全面替换F-4和F-105的现实。国防部长施莱辛格宣布，LWF的获胜者将被投产。至此，LWF才从一个学术性的研究项目变为一个投产项目，“战斗机黑手党”的理念终于要实现了。不过美国空军在最后关头又改主意了。F-15作为纯空优战斗机后，美国空军需要一架多用途战斗机，填补对地攻击的空隙，于是LWF被赋予空地攻击的任务，但LWF的名称反而改成空战战斗机（Air Combat Fighter，ACF）。
1974年9月11日，美国空军宣布将购买650架ACF，以后还将增加。在竞标开始的时候，一般认为YF-17会获胜。诺斯罗普在成功的F-5战斗机基础上悉心改进，从F-5E的小边条发展到YF-17的大边条，技术上比较成熟。但YF-16的重量轻、速度快、机动性好，单发具有价格低、维修容易、省油的优点，发动机还和F-15通用。YF-16还明显比YF-17要美观，试飞中亮丽抢眼的红白涂装对YF-16的获胜也不无作用。1975年1月13日，美国空军宣布YF-16获胜，量产型F-16命名为“战隼”（Fighting Falcon），但在美国空军中俗称“毒蛇”（Viper）。北欧四国成为F-16的第一批出口用户，在以色列空军空袭伊拉克奥西拉克核反应堆的作战中，F-16第一次经历了战火的洗礼。
通用动力F-16是少见的革命性设计：翼身融合体、放宽气动静稳定性、电传操纵、预压缩进气道、气泡式座舱盖、大后倾座椅、侧杆操纵。这些技术对后来的战斗机设计的影响太大了，以至于今天要找一架F-16之后问世而不受F-16任何影响的战斗机难之又难。
F-16无疑是成功的。F-16的总产量超过4500架，成为继F-86和F-4之后战后西方产量最大的战斗机。F-16的成功在于其不仅是低成本战斗机，也是高性能战斗机。这后一点十分重要，不具有足够的性能以确保完成主要任务的战斗机是没有生存价值的。另一方面，即使是财大气粗的美国，貌似不惜工本的高端战斗机的设计制造也是追求最大限度降低成本的。没有因为换了个低成本的名号就自动实现低成本的道理，低成本终究是需要牺牲一些性能的。低成本、高性能的关键在于合理的选择和优化，使得成本的下降比性能的下降更快，而下降的性能主要体现在次要任务能力上，完成主要任务的能力不受影响。换句话说，恋恋不舍地均匀剃头式地降低性能指标，这注定是要成为悲剧的。就F-16而言，F-16成功的关键在于以先进空战理论为指导，毫不留情地削减一切与视距内格斗空战无关的性能要求，严格控制重量、性能和复杂性，坚决抵制多用途的诱惑，这才造就了一架突出重点、成本低廉而有发展潜力的先进战斗机。另一方面，低翼载、高推重比先天适合多带燃油和弹药起飞，进行对地攻击。提高的翼载反而有利于抵抗低空阵风的影响，降低的推重比对于对地攻击也不是问题。在投放对地攻击弹药后，F-16又回到低翼载、高推重比的状态，所以这是一个先天优秀的战斗轰炸机平台。需要指出的是，低端战斗机并不必然导致先天优秀的战斗轰炸机，反之亦然。F-16的成功在于在推重比和翼载上在不同任务之间巧妙地借用，这一做法在隐身时代难以做到，但这是后话了。设计思想领先和定位精准使得F-16生就优秀的基本骨架，保证了持久的成功。F/A-18在重量、性能和复杂性上提高要求，更加适合美国海军的口胃，不过成本随之增加，已经有点曲高和寡了。但F/A-18的发展潜力更大，F/A-18E/F在未来几十年里仍将继续担任美国海军舰队防空的主力。 F-16和F/A-18开创了美国战术飞机高低搭配的历史。一般认为，F-35是这一历史的延续。但历史是一本有趣的书，不同的人会读出不同的内容。理解F-16和F/A-18的历史对于理解F-35的故事有莫大的意义。
从CALF到JSF
一般认为，F-35来自于美国空军、美国海军、美国海军陆战队对接替F-16、F/A-18和AV-8的下一代战斗机的需求。这当然是对的，但又没有那么简单。在20世纪80年代，美国空军、美国海军、美国海军陆战队各有一个下一代战术飞机计划。美国海军陆战队需要研制AV-8的下一代，美国海军需要研制A-6的下一代，美国空军需要研制F-117A的下一代。但F-35在很大程度上是受到美国海军陆战队的AV-8换代计划的主导。
美国海军陆战队是一个很独特的军种，其不仅是世界上规模最大的海军陆战队，也是世界上唯一独立于陆海空军之外作为独立军种的海军陆战队。美国海军陆战队是美国军队里最早有正式军歌的，“从蒙提祖马的殿堂，到的黎波里的海滩；我们为国家而战，在天空，在大地，在海洋……”和左一个上帝右一个保佑的美国陆海空三军军歌相比，自是提气很多。美国海军陆战队的军装也是最有型的，纯黑底色、猩红镶边、亮金纽扣，配上雪白的武装带，自有一种古典军人的阳刚之美。相比之下，美国海军军装还算有传统，美国陆军和空军的军装就比较松松垮垮，被官兵们戏称为“公交检票员制服”。美国空军曾经改过军服，向美国海军靠拢，后来不了了之了。美国陆军的新军服想向美国海军陆战队靠拢，但还是有点不伦不类。美国海军陆战队也好像是美国总统的亲兵，总统军乐队由海军陆战队组成，总统的戴维营山庄由海军陆战队警卫，总统的国事仪仗队和总统直升机专机也是海军陆战队的。另外，美国的驻外使馆警卫也由美国海军陆战队负责。美国海军陆战队可算是美国军人的脸面了。在克林顿时期，美国经济火爆，三军招兵都不容易，美国陆军尤其吃力，但美国海军陆战队从来没有这类问题，而且还会挑挑拣拣。在美国公众和美国国会中，美国海军陆战队也有大量的支持者。更重要的是，这样一支威武的王牌军不仅是两栖突击队，还是一支包括步兵、炮兵、装甲兵、航空兵的军中之军。美国海军陆战队航空兵不仅拥有用于垂直登陆的直升机，还有用于近距空中火力支援的战斗机，尤其是具有垂直/短距起飞降落能力的AV-8式战斗机。
AV-8是美国引进生产和改进的英国“鹞”式垂直起降战斗机，这是西方唯一实战化的垂直起降战斗机，也是迄今世界上最成功的垂直起降（Vertical Take Off and Landing，简称VTOL）战斗机，在性能和实战价值上优于仅有的对手雅克-38。英国是“鹞”式的家乡，在20世纪60年代就把亚声速的“鹞”式作为过渡机型研制和部署，只是因为英国财力拮据和国防研发政策调整，已近瓜熟蒂落的霍克P.1154超声速垂直起降战斗机夭折了。几十年来，英国不断推出更加先进的VTOL或者短距起飞/垂直降落（Short Take Off and Vertical Landing，简称STOVL）战斗机方案，但这些统称“金斯顿方案”（以BAE专责垂直起降技术的研发中心所在地命名）的研究方案一个也没有走出纸上谈兵的阶段。80年代以后，英国的战斗机研发经费全部投到欧洲“台风”的研制上，更加无力顾及STOVL。美国海军陆战队长期和英国合作，也有意研制“鹞”式的下一代，但尚缺乏明确的需求或者订单，再加上隐身技术尚且高度保密，不能和英国分享，所以与英国合作的STOVL研发在80年代后期搁浅。
20世纪90年代时，美国负责国防科技预研的国防先进研究计划局（Defense Advanced Research and Planning Agency，简称DARPA）推动新一代STOVL研究，突破“鹞”式的技术局限。007电影里有一个科幻魔术老头名叫Q，他和他的团队经常发明一些稀奇古怪的玩意，可以把一辆豪华跑车变成超级坦克，或者把“奥米茄”手表变成激光武器。在真实生活中，DARPA就是这样的Q和他的团队，但DARPA的发明意义要深远得多。DARPA 发明了互联网，在计算机操作系统、图形界面、虚拟现实、人工智能等方面也建立了奠基性的成果，DARPA最新的研究包括12.7毫米狙击枪使用的制导子弹、听命令跟人走的机械骡子和针对人类大脑的黑客攻击。但90年代初，DARPA的研究更加实际，其中STOVL研究集中在使用升力风扇。更有意思的是，如果取消升力风扇，就可以把多出来的空间用于增加燃油，增加航程，使STOVL和常规起降（Conventional Take Off and Landing，简称CTOL）战斗机共用平台成为可能，避免了STOVL作为小众机型而固有的高成本问题。这就是DARPA的通用低成本轻型战斗机（Common Affordable Lightweigh Fighter，简称CALF）计划。不过STOVL的要求也限制了CALF只能是单发。在垂直起降阶段，各喷口的垂直推力必须保持绝对同步和平衡，否则可能在瞬间倾覆，导致失事。双发非常难以做到推力的绝对同步。不仅如此，由于两台发动机中任意一台发生故障的可能性是单台发动机的两倍，双发STOVL的可靠性实际上反而下降到单发的一半，所以STOVL只能使用单发。这和多发民航客机在巡航中单发失效还有其他发动机维持飞行的情况不一样。在巡航中，发动机并不需要以最大推力工作，单台发动机失效不难由其他发动机增加推力来补足。在起飞中，单台发动机失效的情况要复杂一点。滑跑速度不高的时候，还可以减速、停止；但滑跑速度超过一定数值而且剩余跑道长度不足以安全停下的话，只有延长滑跑、继续起飞，其余发动机短时间超负荷工作能够满足最低的安全起飞要求。因此民航机场跑道长度不能仅仅满足最低的滑跑起飞要求，必须满足单发失效、延长滑跑的需要。但在垂直起飞的时候，为了使起飞重量最大化，发动机没有剩余推力，一旦一台发动机失效，另一台发动机不可能补足所有的亏欠推力，也没有时间及时调整，容易造成失事。作为低成本战斗机来说，单发有利于降低成本，但由于战斗机的基本重量和性能要求，这对发动机的推力提出了很高的要求，为日后F-35埋下了一个技术上的“定时炸弹”。 与此同时，美国海军的远程对地攻击主力A-6已经老化，需要研制新一代的隐身攻击机，这就是麦道/通用动力的A-12隐身攻击机。和B-2一样，A-12也采用无尾飞翼的基本气动布局，最大限度地达到外形隐身。但A-12的外形更加简洁，近似一个完美的等边三角形。A-12因为严重超支、拖延而在老布什时代下马，F/A-18E/F成为填补空缺的过渡。随着F-14退役和F-22的海军型NATF下马，F/A-18E/F改作下一代舰队防空主力，经典型F/A-18接过A-6的反舰和对地攻击任务，改作战斗轰炸机。但经典型F/A-18不仅航程不够理想，也不具备隐身能力。美国海军在舰队防空上可以用半隐身的F/A-18E/F迁就，但反舰、对地攻击依然需要隐身飞机才能保证足够的突防生存力。当然，作为舰载飞机，还需要具有在航母上弹射起飞和拦阻降落的能力（Catapult Assisted Take Off and Barrier Assisted Recovery，简称CATOBAR）。由于CATOBAR是专用于航母的型号，有时也用CV指称，这是美国海军对航母的编号。
鉴于第一次伊拉克战争到南斯拉夫战争的经验，美国空军对F-117A的隐身攻击性能十分满意。但F-117A与其说是像老虎一样的战斗机，不如说是插上翅膀的猪，毫无自卫能力。在作战使用上，F-117A也只能干偷袭的勾当，不具备起码的多用途能力，航程、全天候性能也不符合21世纪的要求。与此同时，美国空军也在寻求F-16的下一代，作为F-22的低档搭配，隐身当然是起码的要求。需要指出的是，美国空军用F-15作为主力制空战斗机，F-16的空战能力只是在F-15顾不过来时填补战线空缺之用，对F-22的低档搭配也是同样的要求，所以美国空军需要的是具有相当于F-16的空战能力的F-117A，而不是降级版的F-22。事实上，最后美国空军对F-35的空战性能要求正是“不低于F-16”。被誉为F-35之父的美国空军缪尔纳少将在1995年也指出：F-35是70%空对地，30%空对空，当然那时美国空军还计划装备442架F-22，不需要F-35顾虑太多的空对空作战问题。
另外，20世纪70年代，为了抗击中欧苏军大规模装甲集群而设计的A-10攻击机已经不符合美国空军的作战思想，这种低速、专用的对地攻击机在制空作战中毫无用处，在对地攻击作战中则在相当程度上可以由挂载精确制导弹药的战斗轰炸机所取代，若不是美国陆军的坚持和威胁，早就被美国空军除名了。但A-10毕竟已经老化，而且没有替代的计划，将最终和F-16一起退役，由F-35接替，美国陆军对A-10念念不忘也没有用。
F-16和F/A-18本来就是一棵树上结出的两个果实，F-16和F/A-18的换代计划合并是顺理成章的事。1993年，克林顿时代的国防部副部长威廉·佩里（后接任莱斯·阿斯平担任国防部长）决心整顿国防采购，和擅长成本控制的得力干将保罗·卡明斯基（后任美国国防部采购总管）一起，把美国空军和美国海军的下一代战斗机研制整合进联合先进打击技术（Joint Advanced Strike Technology，简称JAST）计划，任命美国空军的乔治·缪尔纳少将负责。缪尔纳此前是美国空军格罗姆湖基地的指挥官，这是号称“51区”的秘密基地，充满了UFO、外星人的传说，但其实际上是一个秘密试飞基地，包揽了几乎所有早期隐身飞机的试飞，现在依然深锁在保密的迷雾中，沙漠中的围栏上有吓人的“擅自翻越者格杀勿论”的警告。缪尔纳自然对于隐身和其他先进技术很是熟悉，与相关的研究机构、公司也很熟悉。在上任前，缪尔纳走访了DARPA和洛克希德·马丁的“臭鼬工厂”，了解了CALF的进展后，缪尔纳向佩里建议，将JAST和CALF合并，建议得到批准。在2000年，克林顿时代的国防部长科恩指出，三军合并研发计划至少节约了150亿美元。
JAST和CALF合并后，除了升力风扇和额外燃油的差别外，在原则上取消了STOVL、CTOL和CATOBAR型号在升空后的性能差异。这是垂直起降战斗机历史上的一个里程碑。传统上，为垂直起降而牺牲一些飞行性能是天经地义的，这在很大程度上限制了STOVL在美国海军陆战队和使用小型航母的盟国海军之外的应用。在理论上，STOVL达到CTOL的飞行性能可以使一些原计划寻求CTOL的F-16和F/A-18的下一代的用户也转向STOVL。STOVL可以解决困扰各国空军很长时间的战时跑道受损的问题，如果空战性能基本保持不变，略微损失的航程对于很多盟国空军来说并不是大问题。更大的STOVL用户群可以增加产量，降低STOVL的单位成本，使STOVL战斗机走出小众产品的怪圈。更加极端一点，STOVL甚至可以取代CATOBAR，成为美国海军和海军陆战队共用的战斗机。这确实曾有人提议，不过被否决了，美国海军不愿意接受STOVL带来的性能损失，在已经装备弹射起飞和拦阻索设备的大甲板航母上混编STOVL的F-35也没有优越性，同时使用不同的起飞、着陆方式反而增加作战使用方面的混乱。1996年，JAST改名联合打击战斗机（Joint Strike Fighter，简称JSF），定位为战斗轰炸机。波音方案为X-32，洛克希德方案为X-35，麦道方案落选。洛克希德的X-35最后胜出，之后演变为F-35。英国在1995年签署协议，先期投资2亿美元，相当于JSF概念研究计划投资的10%，成为JSF计划的第一个也是最重要的国际伙伴。加拿大在1997年也签订协议参加，先期投资1000万美元。荷兰、挪威、意大利、土耳其、丹麦、澳大利亚也参加了F-35的国际合作。
身世决定性格，性格决定命运。F-35的身世决定了F-35的两个基本特征：
1. 三军（空军、海军、海军陆战队）共用，要求通用度达到70%～90%；
2. STOVL成为主导基本设计的线索。
三军共用不仅有规模经济的好处，还有美国国会政治的好处。在美国的政界和舆论界，美国海军陆战队相对于其他军种具有不成比例的影响。从冷战结束到反恐战争期间，美国军费相对紧缩，耗资巨大的新型战斗机研制计划在美国国会和美国公众那里不容易过关。美国空军和美国海军摒弃前嫌，再得到美国海军陆战队的加盟，新型战斗机的研制计划在美国国会那里通过要容易得多。 无数研究表明，就现阶段的技术而言，单靠吸波涂层无法达到有效的隐身。吸波涂层分吸收型和干涉型两类。吸收型涂层采用电损耗型或磁损耗型材料，将入射的电磁波能量转换为热，和黑色哑光漆对光的作用类似。黑色哑光漆并不能完全吸收光线，同样，吸收型涂层吸收雷达波能量的效果也是有限的。干涉型吸波涂层一般为电磁波长1/4厚度的铁氧体涂层。入射的电磁波在涂层内穿行两个1/4波长后反射，波形移相180度，即与入射波的波形和幅度相同，但正负相反，因此和后续的入射波互相抵消。干涉型吸波涂层对有效波长范围内的雷达波吸收效果很好，但只对很窄的波长范围有效果。在实用上，要将多层吸波型和干涉型涂层结合起来，才可满足实战需要。
除了降低散射和吸收雷达波等被动隐身手段外，隐身还可以通过主动手段实现，就是向雷达波的入射方向发射波形、频率和功率相同、相位相反的电磁波，这样就可以达到对消的作用。换句话说，这可以比作电磁世界里的“以子弹打子弹”。主动隐身的技术难度很高，容易弄巧成拙，在极端情况下，干扰波和回波的相位相同的话，反而会将回波强度增加一倍。现代雷达的频率、功率和信号特征变化很快，战场上也可以有多个雷达同时照射同一目标，或者同一雷达发射多种特征的电磁波，这都进一步增加了主动隐身的难度。
所以，隐身飞机的外形设计的几个基本原则是：
1.避免和主要雷达照射方向形成垂直的边缘和平面。也就是说，对于前向来说，要避免垂直的进气口前缘、座舱盖框架、机翼和尾翼的前缘和后缘；对于侧向，要用倾斜的双垂尾，避免直立的垂尾，无垂尾更加理想，还要避免圆柱形机体或者圆锥形机头，而采用菱形或者平底菱形截面。面对雷达的方向采用尖锐边缘有利于“劈开”回波，向次要方向反射；背向雷达的尖锐边缘则有利于爬行波到达边缘时的“跌落流散”；
2.避免不必要的突出物和外挂武器，采用内置武器舱，降低散射；
3.机翼、气动控制面和开口的前后缘应该对齐，只在最少的几个方向上形成强烈回波，在其他方向上减少回波，降低回波的稳定性；
4.避免采用锐角倒角，降低空腔反射。在理想情况下，倾斜的双垂尾应该内倾，但内倾双垂尾的气动效率很糟糕，所以一般还是外倾；
5.座舱盖采用高导电的金属镀膜，把入射的雷达波能量传导到机体表面后处理；
6.采用弯曲进气道，不仅避免把发动机正面暴露在敌方雷达之下，还在进气道壁上涂覆吸波涂层，通过增加回波反射次数来逐次吸收，降低最后的回波强度；
7.发动机喷口应采用扁平喷口。扁平喷口可以在喷口面积不变的情况下，有效地部分遮挡喷口内的涡轮，降低垂直于后向的暴露面积；
8.对于发动机喷气的红外隐身来说，在理想情况下，应该对喷口有所屏蔽。如果全面屏蔽不可能，至少应该从下方屏蔽，阻止地面的红外探测系统直视。在受到气动设计限制或者红外观察方向无法预测时（比如战斗机），应该采用扁平的喷口，增加喷流和环境空气的混合，迅速降温。如果不能做到扁平喷口，应该采用锯齿式喷口，增加与环境空气的混合，但效果不如扁平喷口。
这些隐身原则不仅适用于隐身战斗机，也适用于隐身轰炸机和无人机。SR-71被认为是第一代在设计时就对隐身有所考虑的飞机，但SR-71的主要隐身手段是吸波涂层。SR-71与其说是靠隐身躲避探测，不如说是靠马赫数3的高速和3万米升限躲避拦截。F-117A是第一代采用隐身外形原则设计的飞机，但限于当时的计算机对电磁模型的运算能力，只能采用准二维的多面体设计，在尽可能多的方向上增加机体与雷达入射方向的夹角，并尽量使回波闪烁，避免稳定回波。B-2则更进一步，采用无尾飞翼，达到优秀的全向隐身，但在可预见的将来，无尾飞翼无法满足战斗机所需要的机动性要求。F-22在F-117A和B-2的经验基础上，采用连续可变曲率表面，在隐身和气动性能之间达到最优平衡。F-22的菱形前机身不仅满足了隐身的要求，还起到前缘边条和进气预压缩的作用。F-22的两台发动机采用可以上下摆动或者张合的扁平喷口，不仅满足隐身要求，还解决了超声速飞行的收敛-扩张喷口要求和推力转向要求。F-35采用了F-22的隐身设计经验，这是F-35从设计上降低技术风险的关键部分。
F-35在外形上堪称缩小的单发版F-22，但还是有一些重要的差别。由于F-35以对地攻击为主，需要在机身武器舱内挂载较大的武器，其机内武器舱比F-22还要宽大，所以机体很是肥大，尤其是中段，这最终对跨声速性能造成影响。由于要考虑短距/垂直起降，喷口采用特殊的扭转-转向机构，F-35只能采用圆形喷口，而无法使用矩形喷口。应该特别注意的是，这不是矩形喷口的成本问题，波音X-32就采用矩形喷口，这是和洛克希德·马丁X-35竞争JSF的技术验证机，是按照同样的低成本原则设计的飞机。在理论上，F-35是有可能为非短距/垂直起降的F-35A和F-35C设计扁平喷口的，但后机身需要大幅修改，严重违反最大通用和成本控制原则，所以所有三个型号都采用锯齿形圆截面喷口。锯齿形喷口的代价是一定的推力损失，这好比有豁口的消防水龙头，水柱喷出去的时候散了，反映到喷气式发动机上就是损失推力。锯齿越细密，喷流的压力损失越小，但隐身效果也越低。
说起来，F-35的进气口设计是一个突破。就隐身技术而言，两个JSF设计的最大特色都是对进气口的处理。波音X-32另辟蹊径，采用三角翼、双垂尾布局，但最引人注目的是那张“大嘴巴”，形状丑陋就不说了，那不是直接违反隐身最基本的原理，把发动机的正面暴露在入射雷达波的面前了吗？事实上，X-32的发动机正面确实有一半落在入射雷达波的视线内，但波音在发动机前面增加了一个“雷达屏障”，用涂覆吸波材料的整流片把发动机的正面遮住，像停转的电风扇叶片一样，迫使雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道，一旦进入，就只能在进气道壁、发动机的风扇和整流片的背面之间来回反射，每反射一次，就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一点，最后只有极少的入射能量得以从整流片的间隙之间原路返回，形成回波。整流片当然对进气效率有影响，但通过适当设计和增加发动机的推力，飞机性能不至于受到太大影响。同时，整流片也能起到“理顺”气流和对进气减速的作用，不是对发动机工作一无是处。雷达屏障首先在F/A-18E上得到使用，在F/A-18E上，整流片是固定的。在X-32上，整流片是可动的，在起飞或者低空低速加速需要加力推力时，可以打开以增加空气流量；在巡航时，可以关小，以提高隐身效果。波音声称雷达屏障足以满足军方对隐身的要求。波音最后落选的原因有很多，但雷达屏障的效果不是主要原因。 X-35则采用了全新的无附面层隔道超声速进气道（Diverterless Supersonic Intake，简称DSI）。喷气式发动机的压气机对于进气有很高的要求，理想进气条件为马赫数0.5到0.6，而且流场均匀，圆心处（发动机转轴的位置）和圆周处（进气道管壁的位置）的气流速度大体相同。然而，空气是有黏性的，自由空气的速度分布还算均匀，但顺着物体表面流动的空气流速会由于摩擦而降低。在理论上，在物体表面的气流流速为零；一直到离表面一定距离的时候，气流流速才逐渐增加到自由空气的流速。气流速度逐步增加的这一段厚度称为附面层，也称边界层。气流沿机体表面流动的距离越长，附面层增厚或者“堆积”的情况就越严重。在理想情况下，发动机应该远离机体表面形成的附面层，把发动机伸入干净气流之中，就像民航飞机的翼下发动机那样。但战斗机做不到这一点，发动机只能在机身内，于是需要用附面层分离板，或者在进气口和机身之间形成一个间隙，把附面层内低流速的低能量气流分离掉，然后再通过“泄流道”把它泄放掉，不影响发动机的最优工况，即使F-22也有这个间隙。但在雷达的照射下，这块板或者间隙着实惹眼，必欲除之而后快。DSI用一个复杂外形的鼓包将边界层从中间剖开，在进气压力下把附面层推向两侧，然后在进气口上下唇口的根部泄放。DSI首先在F-16技术验证机上得到验证，然后用于X-35和F-35。但进气口上下唇的锐角倒角会增大前向雷达反射特征。
超声速进气道的另一个挑战是对气流减速。喷气式发动机的风扇或者压气机的叶片只能在亚声速条件下工作，叶尖速度超过声速的话，将由于激波而产生极大的阻力，甚至造成结构损坏。不仅风扇和压气机无法在超声速下工作，燃烧室也不能在超声速下工作。正常燃烧速度的极限是声速，超过声速的燃烧就是爆炸了！超声速进气道不仅要有效地降低进气速度，还要在减速的过程中造成进气的“堆积”，提高进气压力，相当于额外的压气机，这就是所谓的总压恢复。另一方面，激波是密度急剧升高的空气中的压力波，好比看不见的石墙一样，激波锋面背后的气流速度降低到亚声速。超声速飞行时激波不可避免，那就索性用精心设计的激波对进气达成减速。换句话说，用机体或者进气口诱导出一道甚至几道看不见的墙，对进气逐级减速，这就是多波系进气道的由来。传统上，超声速进气道用可调斜板或者可调半锥调节激波的形状和位置，但可调斜板或者可调半锥增加重量，也因为额外的缝隙而增加雷达反射特征。F-16使用前机身产生斜激波，在超声速气流到达进气口之前就有所减速（也称预压缩），进气口本身只需要简单的皮托管设计。不过外压缩加皮托管的设计只能对很小的速度范围最优化，所以F-16尽管推重比远远超过F-104，但最大速度并没有超过F-104的水平。F-22使用斜切菱形的进气口，用棱锥激波代替简单的平面激波，可以在更大的速度范围内优化进气道的工作状态。F-35的DSI鼓包用形状更加复杂的复杂形状激波，可以在更大的范围内达到很高的总压恢复。
但DSI本来的气流情况就很复杂，和向内斜切的机身侧面在迎面气流之下的交互作用更加复杂。为了控制气动设计的复杂性，从正面看的话，DSI向内斜切角度不宜太大，所以F-35的前机身下侧面相对于F-22更加直立。为了角度对齐，中后机身的侧面和外倾双垂尾也相对直立。这对侧向隐身不利，尽管更加直立的机身侧面对增加机内武器舱的容积和改善舱内截面形状有好处。F-35的侧面相对直立也减弱了菱形（F-35实际上已经不是菱形截面，而是平底的五边形）侧棱的边条作用。这一方面简化了气动设计，另一方面也削弱了涡升力对机动性的改善。
在进气口之外，机翼前缘是前向雷达反射特征最大的部分。基于隐身原则，机翼前缘后掠角越大越好，有利于入射雷达波向无害方向的散射。高亚声速的F-117A在设计上向隐身一边倒，采用了高度后掠的67.5度，和典型飞行条件高度不匹配，结果气动性能很糟糕。F-22在气动和隐身性上更加平衡，采用和苏-27一样的42度。F-35的最大速度要求降低，机翼前缘的后掠角只有35度，后缘的前掠也相应减小。升阻比提高了，但前向的雷达反射特征也增加了。
F-22采用整体座舱盖，没有横框架。F-35虽然也是整体开闭的座舱盖，但在玻璃内侧有一道横向的加强框架，这当然是出于成本的考虑，但也是F-35前向雷达反射特征的一个标志。F-16也是低成本战斗机，F-16首创使用无框架座舱盖，可见只要有需要，座舱盖的成本并不足以根本影响F-35的成本，尤其在这可能成为前向隐身“短板”的情况下。反过来说，如果前向隐身水平少了这一道框架并没有多大的改善，多了这一道框架也没有实质性的损失，那就没有必要花这冤枉钱了。
F-35还有一些既在意料之外，又在情理之中的违反隐身设计常规的细节。F-22的双垂尾后缘是前倾的，用于和机翼、平尾的后缘对齐，减少回波集中的方向。但F-35的双垂尾的后缘也是后掠的，而且和前缘不是平行的。这当然不是疏忽，而是有道理的。垂尾的作用不是转向，而是起风向标的自稳作用，保持飞机指向和前进方向一致。F-22那样的后缘前倾使得垂尾的气动中心前移，需要增加垂尾面积来补偿；F-35的后掠垂尾就可以减小面积而达到同样的效果，减轻了重量和成本，代价是不能做到边缘对齐，前向隐身性能有所损失。但这和座舱盖的横框一样，属于“虱子多了不痒”。
F-35的机体周身还有众多突出的鼓包，最大的是空军型的F-35A左侧翼根的狭长鼓包，这是25毫米内置机炮。当然，短距起飞/垂直降落的F-35B和舰载型F-35C都没有内置机炮，需要用外挂的机炮吊舱，隐身更加糟糕。不管洛克希德·马丁和美国海军如何解释，外挂吊舱必然导致隐身的极大恶化，否则也没有必要费心设计机内武器舱了。所以相对来说F-35A对于航炮的处理还是最隐身的。
平坦的机腹是上视隐身的要点。但F-35的机腹不仅有很多突出的传感器鼓包，还有众多X-35上所没有的凹凸。这是基本设计确定后，为增加起落架舱和弹舱的容积而采取的不得已之举，但这进一步侵蚀了本来已经不及F-22的隐身性能。2012年，一份美国国会研究中心的报告引用了一个数据：F-22的全向隐身性能达到-40dBsm级别，而F-35只有-30dBsm级别。dBsm是以雷达反射截面积（米2）计算的对数衰减率，-30dBsm表示雷达反射截面积与同等物理尺寸的飞机相比衰减至1%，-40dBsm为衰减至1‰。换句话说，F-35的雷达反射截面积可能是F-22的10倍。 美国空军在传统上是技术至上主义，但在F-35的问题上也对隐身采取实用主义态度。在1991年的海湾战争中，萨达姆的防空体系在第一天被打击之后就再也没有恢复过来。这显示了未来空中打击的两个特点：
1. 隐身的高度有效性；
2. 第一轮打击后，隐身不再关键。
首日打击以精确拔点为主，载弹量不是太重要。用隐身攻击机“砸开大门”后，可以通过外挂来挂载更多的弹药，在后续作战中打击更多的一般目标，快速扩大战果。F-35从一开始就考虑机内和外挂两种武器挂载方式，这就是F-35设计中的“首日隐身”概念。
应该指出，各国军方对隐身的要求不一样，美国空军是坚决的隐身派，新的作战飞机非隐身不要；美国海军和欧洲是半隐身派，有那么点儿意思就行了，其余的靠机载电子战能力来补充，这也是在现有技术条件下少花钱、多办事并降低技术风险的一个有效途径。
垂直起降
直升机是人们最为熟知的垂直起降飞机。旋翼是直升机垂直起降的奥秘所在，但也是直升机速度难以提高的致命死穴。直升机前飞时，桨叶在向前和向后的扫行中交替进行。前行桨叶的叶尖线速度和飞行前行速度之和不能超过声速，这决定了直升机的理论速度极限，也就是声速的一半。高于这个速度的话，前行叶尖实际速度将超过声速，引起激波。后行桨叶的叶尖线速度和飞机前行速度之差不能低于失速速度，低于失速速度会导致旋翼失去升力，这决定了直升机的实际速度极限，也就是声速的一半再减去桨叶翼型的失速速度。实际上，传统直升机的极限平飞速度不超过340千米/时，辅以推进发动机的新型复合直升机的极限速度也刚刚突破400千米/时，和战斗机要求的超声速相差太大。
超声速战斗机要实现VTOL，只有用发动机产生直接升力，而不是通过机翼产生气动升力。转入平飞后才逐步降低直接升力，改用气动升力维持飞行。在现代VTOL概念之前，曾经有过一些很有创意的VTOL概念，比如像火箭一样直立起飞、像V-22“鱼鹰”一样的偏转发动机或者采用引射增升原理，但都不理想。在走过弯路之后，VTOL战斗机回到传统思路上，用发动机产生直接升力和巡航推力。巡航推力的要求和通常无异，但直接升力有一个特殊问题：推力的作用点必须和飞机重心重合，或者围绕重心对称布置，否则在垂直起降过程中要失去平衡而倾翻失事。
VTOL发动机有三种典型方式：
1. 分立的升力发动机和巡航发动机；
2. 一体的升力-巡航发动机；
3. 升力-巡航发动机加分立的升力发动机。
对于分立的升力发动机和巡航发动机来说，升力发动机只产生直接升力，巡航发动机只产生巡航推力。这种方式简单、清晰，升力发动机的位置很自由，容易实现稳定、可靠的VTOL，也容易和超声速的要求整合。巡航发动机不需要特殊改装，完全按照通常的要求设计、制造。升力发动机的工作时间短，对寿命的要求不严格，所以可以用简单、可靠但油耗较高的专用升力发动机。由于要求简单，推重比可以高达20以上。分立的升力发动机和巡航发动机模式的最大问题则在于死重。升力发动机尽管推重比高，但进入平飞后，这依然是对升力或者巡航毫无用处的死重。法国的“幻影Ⅲ”和“幻影Ⅴ”、苏联的米格-21PD、米格-23PD、苏-15PD战斗机等都采用了这种方式。
升力发动机加升力-巡航发动机方式的一个变形是不用完整的升力发动机，而是从升力-巡航发动机引出动力，驱动专用的升力装置产生直接升力，洛克希德·马丁X-35采用的正是这种方式，这是DARPA的JSF竞赛中的入选选手。
麦道和波音也提交了JSF方案。麦道的方案为和雅克-141相似的升力发动机加升力-巡航发动机，在气动布局上为无垂尾的V形尾方案，机翼后缘呈W形，可以说是ATF竞争中落选的YF-23的缩小版。麦道声称，通过适当的重组，在主发动机故障或战损时，升力发动机可以使飞机安全返航。由于有单独的升力发动机，麦道方案的升力-巡航发动机不需要加大低压涡轮，为STOVL的改装工作量小，其比洛克希德·马丁方案减重2吨。罗尔斯·罗伊斯升力发动机提供7257千克力推力，推重比为15。麦道方案的机翼设计很有新意，机翼和尾翼之间的“边条”既强化翼身融合体，又在大迎角时起到升力体的作用，是神来之笔。但麦道的VTOL设计无新意，虽然技术风险低，但死重大，成本高。
最大的问题还是在V形尾。V形尾重量轻，隐身性好，阻力小，但V形尾一动，在滚转和偏航上就有交联，对飞行控制系统的要求很高，对机动性的影响也大，YF-23就“栽”在了这上面。麦道在情急之中，增加了鸭翼，力图弥补V形尾控制不足的问题，但为时已晚。麦道的方案在进入最后的对比试飞前就被淘汰了。JSF落选对麦道是致命的，这个曾经研制过F-4、F-15，主要承包F/A-18和AV-8的公司，就这样落下了帷幕。
尽管波音在20世纪20年代之后就再也没有得到过美国战斗机的订单，但波音对所有战斗机竞争项目从不放过，屡败屡战。正因为没有历史，波音也就没有包袱，设计方案就敢于另类。波音与英国BAE合作，其JSF方案凝聚了“鹞”式的使用经验。波音JSF方案一反美国战斗机的常规，采用无尾三角翼方案。波音JSF的VTOL原理和“鹞”式相似，采用一体的升力-巡航发动机，其血盆大口一般的超大进气道十分引人注目。这是由于发动机要适当前置才能处于飞机重心位置，没有空间安排较长的S形进气道，只能使用这样又大又短的进气道。这给隐身带来很大的问题，但波音用“雷达屏障”解决了这个问题。无尾三角翼布局很适合发动机居中布置的特点，重心和升力中心比较接近，容易处理VTOL状态下的重心控制问题。大三角翼的结构宽大、肥厚，十分有利于提供很大的机内燃油容积，机翼翼载小，机动性相当好。事实上，波音X-32的翼载之低，以至于波音认为没有必要为舰载型特意加大翼面积，非常有利于增加CTOL、STOVL和CATOBAR之间的通用性。波音还很周到地把发动机的尾喷口设计成F-22那样，不仅扁平，而且可二维转向，既提高了红外和雷达隐身性能，又提高了机动性。
人们之所以如此关注F-35，不仅因为其本身是一项三军通用、耗资巨大的“世纪工程”，同时还因为其很可能将成为未来装备规模最大、装备国家最多的第4代战斗机。因此，除美国之外，其他F-35项目的参与国、虽未参与但对F-35感兴趣的国家以及那些以F-35为假想敌的国家都纷纷瞪大眼睛，拿起显微镜来观察这款战机的每一个细节、时刻关注其每一点动态。
其实，要想真正了解F-35，不应单纯关注其账面数据或负面新闻，而应从其当初的研发初衷、研发历程、未来前景等方面来整体把握。因此本刊特策划了《“闪电”故事——F-35的昨天与今天》专题，希望广大读者喜欢。
前 传
在1942年8月到1943年2月的瓜达尔卡纳尔岛战役中，日军的反复进攻遭到美军的坚决阻击，登岛日军伤亡惨重，增援的舰队也损兵折将，战役以日军失败告终，“东京快车”成为惨痛的记忆。为了鼓舞前方士气，日本联合舰队司令山本五十六海军大将决定亲访所罗门群岛上的前线。4月18日早晨6点，山本五十六不顾前线指挥官的劝阻，一干人马乘坐两架三菱G4M轰炸机，在6架三菱“零”式战斗机的护航下，按计划从拉包儿起飞，前往507千米以外的巴拉莱机场，计划8点到达。在到达离目的地只有10分钟的布干维尔岛附近时，天空出现了16架巨大的双发美国战斗机，这是约翰·米切尔少校指挥的美国陆军航空队第13航空队第237战斗机群第339战斗机中队的洛克希德P-38“闪电”式战斗机。
米切尔把中队分成12架主力和尾随的4架猎杀组，发现山本五十六的座机后，立刻命令托马斯·兰菲尔上尉指挥的猎杀组接敌攻击，主力则缠住护航的“零”式战斗机，掩护猎杀组。面对正在丢掉副油箱从空中扑下来的护航“零”式战斗机，兰菲尔紧急跃升向“零”式冲去，以争取主动；僚机莱克斯·巴伯尔中尉则急转追击轰炸机，另外两架战斗机由于故障，无法抛掉副油箱，只得退出战斗。巴伯尔横滚急转之后，差点丢掉目标。当重新捕获目标时，正好位于一架日本轰炸机的尾后。巴伯尔立刻开火，击中了目标的右发动机、后机身和尾翼，再次开火击中左发动机后，目标向左剧烈翻滚，然后向布干维尔岛上浓郁的丛林坠落。巴伯尔险些自己撞上目标的残骸，他只看到丛林里升起的浓烈烟柱，没有顾上核实目标是否坠地，就去继续搜寻第二架轰炸机了。他所不知道的是，他击落的正是山本五十六的座机。这一天正好是杜利特轰炸东京一周年。
珍珠港被袭是美国的奇耻大辱，山本五十六成为美国的头号公敌。猎杀山本五十六或许是太平洋美国陆军航空队最重要的作战行动之一。1943年4月14日，美国海军代号“魔术”的电信情报部门截获并破译了山本五十六即将亲访前线的电报，美军掌握了行动的时间、路线和飞机数量。罗斯福总统亲自命令美国海军部长弗兰克·诺克斯“干掉山本五十六”。4月17日，太平洋舰队司令尼米兹上将在通报了南太平洋司令哈尔西上将后，直接指令在途中猎杀。
为了避免行动暴露，美国战斗机必须避开所罗门群岛上的日军雷达哨所，在海上向南然后向西绕道，单程970千米。返航时不再担心行动暴露，可以穿越所罗门群岛走直线，以节约燃油，但依然有640千米之遥。瓜达尔卡纳尔岛上的美国海军陆战队格鲁门F4F“野猫”和沃特F4U“海盗”战斗机的航程不够，只能调用美国陆军航空队的洛克希德P-38“闪电”战斗机。为了最大限度地增加航程，这些P-38换装了1100～1200升的大型副油箱。米切尔少校根据情报里的时间表，精确计算了截击时间应该为9∶35，这时日本飞机应该正好在布干维尔岛空域下降，准备着陆。选择在布干维尔岛截击是有道理的。米切尔的P-38没有雷达，全靠目视搜索，在茫茫大海上容易错过目标，而在降落航线的必经之路上守株待兔地截击则把握要大得多。问题是，米切尔的中队不能太早到达，那样会惊动日军；晚到就要错过战机，当然也不行。行动的成功取决于精确的导航和对时间的把握，还取决于日军飞机的守时。另外，米切尔的P-38在整个出击途中，都在15米高的波浪尖上无线电静默飞行，必须避开岛屿地标，完全依靠速度、时间和航向推测导航，一切都为了保密。为了保证行动的成功，米切尔得到10名第347中队资深飞行员的增援，但飞行员们并不知道目标是山本五十六。4月18日7∶25，18架P-38起飞，但一架P-38在起飞时轮胎爆胎，另一架副油箱无法正常供油，最后只有16架参加行动。米切尔的计算和导航非常出色，中队提前1分钟到达布干维尔岛的截击点，正好看到山本五十六一行的飞机在淡淡的雾霭中开始下降。剩下的就都是历史了。
在希腊神话里，主神宙斯发起威来，就抓起一把闪电丢下去。洛克希德对宙斯的这件兵器很是赞赏，将第二次世界大战期间对洛克希德最重要的P-38战斗机命名为“闪电”。这是洛克希德在1939年首飞、1941年开始大批服役的重型战斗机，由著名的克莱伦斯·凯利·约翰逊设计，他后来设计的P-80“流星”战斗机成为美国第一种喷气式战斗机，F-104“星”式战斗机不幸拥有“寡妇制造者”的恶名，但SR-71“黑鸟”侦察机成为一代传奇，至今依然保持着世界飞行速度纪录。P-38“闪电”一反二战前期美国战斗机大多采用气冷发动机的传统，是较早采用水冷V-12发动机的美国战斗机。机翼上安装的双发动机使机身中心线不受螺旋桨的干扰，容易布置强大而精确的火力，一门20毫米航炮加4挺12.7毫米机枪的威力远远超过当时常见的单纯航空机枪火力。发动机舱向后延伸的尾撑在尾后由水平尾翼横向连接，形成独特的足球球门一样的气动布局。在沃特F4U“海盗”战斗机出现之前，P-38“闪电”是太平洋美军最重要的战斗机，在速度、航程和火力上压倒传奇式的“零”式战斗机。由于P-38“闪电”的出色性能，其成为唯一从二战爆发一直持续生产到二战结束的美国战斗机，总产量超过1万架。在20世纪50年代的F-104“星”式战斗机出现之前，这是洛克希德设计最成功的战斗机。 时间快进到2012年3月6日早上10∶09，在美国佛罗里达州的埃格林空军基地，美国空军第33战斗机联队的埃里克·史密斯中校驾驶一架F-35“闪电Ⅱ”战斗机起飞。在10年的研发和4年多的试飞之后，中队对这架飞机又作了8个月的准备工作。这是F-35历史上第一次由作战中队进行的正常训练起飞，这是形成初始作战能力的第一步，计划飞行时间90分钟。但起飞后不久，伴飞的F-16发现史密斯中校的F-35燃油泄漏，首次正常训练飞行只得提前结束，前后持续了15分钟。事后第33联队的指挥官安德鲁·托斯上校面不改色地指出：“这次飞行是一次真正的里程碑。”史密斯中校则指出：“我们完成了今天的两个目标，一是正常起飞，二是开始在埃格林基地的例行飞行。”地面上的人们照例欢呼，负责地勤的杰瑞米·豪泽上士兴奋地说：“我放飞了第一架F-35，创造了历史，这真是太棒了！” 3月13日下午2∶30，美国海军陆战队的约瑟夫·巴克曼少校驾驶另一架F-35成功地完成了第二次正常训练起飞，延续了93分钟。史密斯中校和巴克曼少校都是试飞员，他们是借调到第33联队充实力量的。第33联队将负责F-35的换型训练，训练作战中队的飞行员和地勤人员，高峰时候计划每年训练100名飞行员，还有2200名地勤人员。
不管从什么角度来说，F-35都将是未来几十年里美国最重要的战斗机。在F-104之后，洛克希德在战斗机研发上屡败屡战，于20世纪90年代终于修成正果，先后赢得F-22和F-35的竞标。F-22是第一种第4代战斗机，具有隐身、超声速巡航、超机动性和网络中心战能力，也是迄今唯一服役的第4代战斗机，是美国空军战斗机力量的当然主力。但F-22的成本高昂，计划产量从1991年的650架最终下降到实际的187架（另加8架试飞飞机），数量远远不能满足美国空军的需要。按照从20世纪70—80年代开始的高低搭配模式，美国空军联合美国海军、美国海军陆战队和盟国，研制了低成本的F-35，作为F-22的补充，但F-35又远远不只是F-22的低端产品那么简单。通用动力公司的F-16“战隼”的产量达到了4500架，而F-35最终不仅将替代F-16，还将替代波音F/A-18“大黄蜂”和AV-8，在2000—2001年，洛克希德·马丁曾经乐观地估计F-35的总产量可能高达6000架，生产周期超过25年。洛克希德·马丁对F-35寄予厚望，将其命名为“闪电Ⅱ”，希望重现P-38的辉煌。
高低搭配
事实上，高低搭配根本不是空中力量从一开始就认可的概念。第二次世界大战后，美国从上到下都对艾森豪威尔的“大规模报复”战略坚信不已，美国空军获得军费的大头，而在美国空军内部，“火攻东京”的李梅的战略空军又拿了大头。美国空军基本是“轰炸机派”的天下。美国空军战略要么是用核轰炸机把敌人炸回石器时代，要么就是用截击机拦截敌人轰炸机，防止敌人把自己炸回石器时代。战术飞机的唯一另外一个用途就是投放战术核武器，作为轰炸机的补充。所以20世纪50—60年代的美国空军的战斗机都是以纵深攻击为主的战斗轰炸机和以拦截敌人轰炸机为主的截击机，没有真正的格斗战斗机。1962年，李梅出任美国空军参谋长，这是“轰炸机派”的顶点。60年代初美国空军的装备论证报告准确地预测了对C-5一级的超大型运输机和B-1一级的可变后掠翼超声速轰炸机的需要，但对战斗机，预测的结果还是“以导弹为主要武器的为空战而优化的F-111和F-4”。这些预测倒不是拍脑袋想出来的，而是从无数空战研究和实战演习中得出来的结论。然而，研究和演习的想定和实战有很大差距。在研究和演习中，敌我之间有一条明确的楚河汉界，这边的都是友军，那边的都是敌人，只要是雷达能够看见的，用导弹在超视距上打就是了。然而，在越南的实战中，敌人常常从意想不到的方向出现，敌我很快就混战成一团，超视距的敌我识别根本不可靠，所以条令规定必须目视识别敌我后方可开火。这样，截击机的远程火力优势根本得不到发挥，而机动性不足的劣势反而暴露得淋漓尽致。美国空军被迫开始了痛苦的反思，结论是美国需要一架新时代的F-86。1965年4月，战术空军司令部提出F-X计划，其要求是单座、双发、全天候，机动性优先于速度和高度，具有高推重比，最高速度为马赫数2.5，可以挂载红外和雷达制导的空空导弹。
1965年12月8日，美国战术空军司令部向美国航空工业界13个公司发出F-X研究的招标，强调均衡的空空、空地能力，有8个公司回应。1966年3月8日，战术空军司令部选中波音、洛克希德、北美，开始为期4个月的概念研究，格鲁门自费参加。这些公司总共提出500多个研究方案，但典型方案的重量达到30吨，采用可变后掠翼，机体大量采用先进材料，速度为马赫数2.7，与其说是新时代的F-86，不如说是死灰复燃的F-111。美国空军对研究的结果很不满意，中止了进一步的研究。这时战术空军司令部开始意识到，原先F-X要求的提法不对，不应该不分主次，同时强调空空和空地，把所有人都引向了一个错误的方向。正在这个时候，伯伊德的能量机动理论开始得到重视，美国空军把他调到装备规划部门，责令他把F-X重新引上轨道。
1967年对美国空军来说流年不利，F-4和F-105被证明不适合越南空战的需要，而苏联又在图希诺航展上意外地展示了令人耳目一新的米格-25，双垂尾给人以高机动性的印象。美国空军重新提出了F-X计划，用以取代F-4。美国空军重又强调空优的重要性，提出没有可靠的空优，对地攻击也无法保证。在伯伊德的主持下，F-X（F-15的方案阶段）的重量要求由27吨降低到18吨，速度由马赫数3降到马赫数2.3～2.5。1967年8月11日，第二轮F-X启动。通用动力、洛克希德、费尔柴尔德-共和、北美、格鲁门参加研究，美国空军的评估队伍达到500多人，“多用途派”还是想把地形跟踪、盲目轰炸等功能塞进去，辩称技术的发展会使这些系统的重量降下来，但忽略了这么做对技术风险和成本的影响。
1968年，美国海军最终还是退出了百病缠身的TFX（F-111）计划，另起炉灶，搞起F-14。F-14其实是美国海军把F-111大卸八块，再按美国海军的心愿重新拼装，基本技术来自F-111B海军型，但是设计思想围绕舰队防空的要求，不再受空军型对地攻击的要求所困扰，将性能和系统最优化。这一年又逢总统大选，这给F-X计划带来极大的变数，所以美国空军赶紧把F-X的要求制定得尽可能和F-14不一样，免得国防部和国会的老爷们又动海空军通用的脑筋，再被迫吞下一支“盐水鸡”（美国空军戏称海军战斗机为Saltwater Fighter）。为了把生米煮成熟饭，美国空军学美国海军F-14的样，跳过原型机，直接进入F-15的工程开发阶段。 F-X的要求是单座、双发、固定翼，具有优秀的视野、平衡的超视距和视距内空战能力。单座不仅可以节约2.5吨重量，还可以和美国海军的F-14拉开距离。作为最高性能的战斗机，双发还是必要的。尽管双发会增加全机重量，但双发可以提供更大的总推力，达到更高的全机推重比，而推重比是能量机动的关键。中等后掠角的固定翼不仅比可变后掠翼更轻和更可靠，而且在速度和机动性之间达到最优均衡。F-15成为战后美国空军第一架以机动性为主要设计指标的战斗机，也是此后30年美国空军的第一主力战斗机，即使在F-22已经服役的今天，其还将补充数量严重不足的F-22，继续使用到至少2030年。
F-15上马了，但是美国空军里还是有不同声音。美国国防部部长办公室的皮埃尔·斯普雷和伯伊德、哈利·希莱克（通用动力的设计师，先主持F-111的设计，后主持F-16的设计）、埃福莱斯特·里奇奥尼（试飞员，师从美国历史上最著名试飞员恰克·耶格，曾主管莱特-帕特森空军基地的飞行动力实验室，这是美国空军的科研中心）等组成所谓的“战斗机黑手党”，鼓吹一种12.5吨级的单座、单发的F-XX轻型战斗机，围绕跨声速性能进行优化设计，只装备简单的火控雷达，只需要简单的维修。1969年，美国国防部要求海空军采用F-XX，替代日渐昂贵的F-14和F-15计划，但是海空军不感兴趣，以越南战场上表现不佳的F-104和F-5作为推搪。其实这根本是指鹿为马。F-104轻巧简单不错，但机动性和F-XX根本不是一个概念。F-5的机动性相当出色，但速度太低，爬升也慢，追不上米格-21。F-XX的想法无疾而终了。
但是“战斗机黑手党”在美国空军里有很多同情者，很多空战“老鸟”甚至调侃性地建议，索性购买米格-21来解决空优问题。1968年的一些计算机仿真研究和实战演习都证明了F-XX概念的优越性，但美国空军的F-15和美国海军的F-14都刚上马，它们最不希望的就是受到F-XX或任何别的计划干扰。
到了70年代，越南战争对美国经济的重创已经显现出来，美国的财力大不如前，被迫放弃了金本位体系，在国防开支上也大幅度收缩。尼克松时代的国防部长莱尔德被指令整顿国防采购系统，莱尔德任命助理国防部长大卫·帕卡德理顺国防采购这个烂摊子，帕卡德强烈主张恢复竞标制度。正好这时伯伊德在美国空军装备预研部门，他说动了帕卡德启动轻型战斗机的研制。1972年，美国国会拨款1200万美元，正式启动“轻重量战斗机”（Light Weight Fighter，简称LWF）计划，要求新战斗机为10吨级，具有高机动性，高推重比。LWF是作为F-15的补充，而不是替代。LWF不要求和米格-25比速度、比高度，相反，LWF要求在空战常用的1万～1.3万米高度、马赫数0.6到1.6的范围内对性能进行最优化，重点为机动性和加速性，而不是速度和载弹量。越南战争的经验也表明，尺寸较小的战斗机在视距内空战时较难被发现。但这时候，LWF还只是一个研究性的计划，没有生产计划。
LWF计划的目的主要有三个：
1）评估新技术对提高战斗机性能的作用；
2）评估降低研制和生产成本的方法；
3）为未来战斗机提供选择。
美国空军于1972年1月邀请波音、通用动力、洛克希德、诺斯罗普和沃特公司参加竞标，5家公司很快提出了各自的方案，通用动力和诺斯罗普的方案入选。两家各制造两架技术验证机，对比试飞。通用动力的型号为YF-16，诺斯罗普为YF-17。通用动力获得拨款3790万美元，诺斯罗普获得拨款3990万美元，拨款包括设计和制造两架原型机和300小时试飞的费用。对比试飞充分证明了“战斗机黑手党”对于轻巧战斗机的概念的正确性。
恰好同一时期，北欧四国（比利时、丹麦、荷兰、挪威）计划替换F-104，在YF-16、YF-17、萨伯JA-37、“幻影”F-1之间比较，倾向于选用LWF的获胜者，但条件是美国空军必须自己也大量购买。同一时期，美国空军接受了不可能用F-15全面替换F-4和F-105的现实。国防部长施莱辛格宣布，LWF的获胜者将被投产。至此，LWF才从一个学术性的研究项目变为一个投产项目，“战斗机黑手党”的理念终于要实现了。不过美国空军在最后关头又改主意了。F-15作为纯空优战斗机后，美国空军需要一架多用途战斗机，填补对地攻击的空隙，于是LWF被赋予空地攻击的任务，但LWF的名称反而改成空战战斗机（Air Combat Fighter，ACF）。
1974年9月11日，美国空军宣布将购买650架ACF，以后还将增加。在竞标开始的时候，一般认为YF-17会获胜。诺斯罗普在成功的F-5战斗机基础上悉心改进，从F-5E的小边条发展到YF-17的大边条，技术上比较成熟。但YF-16的重量轻、速度快、机动性好，单发具有价格低、维修容易、省油的优点，发动机还和F-15通用。YF-16还明显比YF-17要美观，试飞中亮丽抢眼的红白涂装对YF-16的获胜也不无作用。1975年1月13日，美国空军宣布YF-16获胜，量产型F-16命名为“战隼”（Fighting Falcon），但在美国空军中俗称“毒蛇”（Viper）。北欧四国成为F-16的第一批出口用户，在以色列空军空袭伊拉克奥西拉克核反应堆的作战中，F-16第一次经历了战火的洗礼。
通用动力F-16是少见的革命性设计：翼身融合体、放宽气动静稳定性、电传操纵、预压缩进气道、气泡式座舱盖、大后倾座椅、侧杆操纵。这些技术对后来的战斗机设计的影响太大了，以至于今天要找一架F-16之后问世而不受F-16任何影响的战斗机难之又难。
F-16无疑是成功的。F-16的总产量超过4500架，成为继F-86和F-4之后战后西方产量最大的战斗机。F-16的成功在于其不仅是低成本战斗机，也是高性能战斗机。这后一点十分重要，不具有足够的性能以确保完成主要任务的战斗机是没有生存价值的。另一方面，即使是财大气粗的美国，貌似不惜工本的高端战斗机的设计制造也是追求最大限度降低成本的。没有因为换了个低成本的名号就自动实现低成本的道理，低成本终究是需要牺牲一些性能的。低成本、高性能的关键在于合理的选择和优化，使得成本的下降比性能的下降更快，而下降的性能主要体现在次要任务能力上，完成主要任务的能力不受影响。换句话说，恋恋不舍地均匀剃头式地降低性能指标，这注定是要成为悲剧的。就F-16而言，F-16成功的关键在于以先进空战理论为指导，毫不留情地削减一切与视距内格斗空战无关的性能要求，严格控制重量、性能和复杂性，坚决抵制多用途的诱惑，这才造就了一架突出重点、成本低廉而有发展潜力的先进战斗机。另一方面，低翼载、高推重比先天适合多带燃油和弹药起飞，进行对地攻击。提高的翼载反而有利于抵抗低空阵风的影响，降低的推重比对于对地攻击也不是问题。在投放对地攻击弹药后，F-16又回到低翼载、高推重比的状态，所以这是一个先天优秀的战斗轰炸机平台。需要指出的是，低端战斗机并不必然导致先天优秀的战斗轰炸机，反之亦然。F-16的成功在于在推重比和翼载上在不同任务之间巧妙地借用，这一做法在隐身时代难以做到，但这是后话了。设计思想领先和定位精准使得F-16生就优秀的基本骨架，保证了持久的成功。F/A-18在重量、性能和复杂性上提高要求，更加适合美国海军的口胃，不过成本随之增加，已经有点曲高和寡了。但F/A-18的发展潜力更大，F/A-18E/F在未来几十年里仍将继续担任美国海军舰队防空的主力。 F-16和F/A-18开创了美国战术飞机高低搭配的历史。一般认为，F-35是这一历史的延续。但历史是一本有趣的书，不同的人会读出不同的内容。理解F-16和F/A-18的历史对于理解F-35的故事有莫大的意义。
从CALF到JSF
一般认为，F-35来自于美国空军、美国海军、美国海军陆战队对接替F-16、F/A-18和AV-8的下一代战斗机的需求。这当然是对的，但又没有那么简单。在20世纪80年代，美国空军、美国海军、美国海军陆战队各有一个下一代战术飞机计划。美国海军陆战队需要研制AV-8的下一代，美国海军需要研制A-6的下一代，美国空军需要研制F-117A的下一代。但F-35在很大程度上是受到美国海军陆战队的AV-8换代计划的主导。
美国海军陆战队是一个很独特的军种，其不仅是世界上规模最大的海军陆战队，也是世界上唯一独立于陆海空军之外作为独立军种的海军陆战队。美国海军陆战队是美国军队里最早有正式军歌的，“从蒙提祖马的殿堂，到的黎波里的海滩；我们为国家而战，在天空，在大地，在海洋……”和左一个上帝右一个保佑的美国陆海空三军军歌相比，自是提气很多。美国海军陆战队的军装也是最有型的，纯黑底色、猩红镶边、亮金纽扣，配上雪白的武装带，自有一种古典军人的阳刚之美。相比之下，美国海军军装还算有传统，美国陆军和空军的军装就比较松松垮垮，被官兵们戏称为“公交检票员制服”。美国空军曾经改过军服，向美国海军靠拢，后来不了了之了。美国陆军的新军服想向美国海军陆战队靠拢，但还是有点不伦不类。美国海军陆战队也好像是美国总统的亲兵，总统军乐队由海军陆战队组成，总统的戴维营山庄由海军陆战队警卫，总统的国事仪仗队和总统直升机专机也是海军陆战队的。另外，美国的驻外使馆警卫也由美国海军陆战队负责。美国海军陆战队可算是美国军人的脸面了。在克林顿时期，美国经济火爆，三军招兵都不容易，美国陆军尤其吃力，但美国海军陆战队从来没有这类问题，而且还会挑挑拣拣。在美国公众和美国国会中，美国海军陆战队也有大量的支持者。更重要的是，这样一支威武的王牌军不仅是两栖突击队，还是一支包括步兵、炮兵、装甲兵、航空兵的军中之军。美国海军陆战队航空兵不仅拥有用于垂直登陆的直升机，还有用于近距空中火力支援的战斗机，尤其是具有垂直/短距起飞降落能力的AV-8式战斗机。
AV-8是美国引进生产和改进的英国“鹞”式垂直起降战斗机，这是西方唯一实战化的垂直起降战斗机，也是迄今世界上最成功的垂直起降（Vertical Take Off and Landing，简称VTOL）战斗机，在性能和实战价值上优于仅有的对手雅克-38。英国是“鹞”式的家乡，在20世纪60年代就把亚声速的“鹞”式作为过渡机型研制和部署，只是因为英国财力拮据和国防研发政策调整，已近瓜熟蒂落的霍克P.1154超声速垂直起降战斗机夭折了。几十年来，英国不断推出更加先进的VTOL或者短距起飞/垂直降落（Short Take Off and Vertical Landing，简称STOVL）战斗机方案，但这些统称“金斯顿方案”（以BAE专责垂直起降技术的研发中心所在地命名）的研究方案一个也没有走出纸上谈兵的阶段。80年代以后，英国的战斗机研发经费全部投到欧洲“台风”的研制上，更加无力顾及STOVL。美国海军陆战队长期和英国合作，也有意研制“鹞”式的下一代，但尚缺乏明确的需求或者订单，再加上隐身技术尚且高度保密，不能和英国分享，所以与英国合作的STOVL研发在80年代后期搁浅。
20世纪90年代时，美国负责国防科技预研的国防先进研究计划局（Defense Advanced Research and Planning Agency，简称DARPA）推动新一代STOVL研究，突破“鹞”式的技术局限。007电影里有一个科幻魔术老头名叫Q，他和他的团队经常发明一些稀奇古怪的玩意，可以把一辆豪华跑车变成超级坦克，或者把“奥米茄”手表变成激光武器。在真实生活中，DARPA就是这样的Q和他的团队，但DARPA的发明意义要深远得多。DARPA 发明了互联网，在计算机操作系统、图形界面、虚拟现实、人工智能等方面也建立了奠基性的成果，DARPA最新的研究包括12.7毫米狙击枪使用的制导子弹、听命令跟人走的机械骡子和针对人类大脑的黑客攻击。但90年代初，DARPA的研究更加实际，其中STOVL研究集中在使用升力风扇。更有意思的是，如果取消升力风扇，就可以把多出来的空间用于增加燃油，增加航程，使STOVL和常规起降（Conventional Take Off and Landing，简称CTOL）战斗机共用平台成为可能，避免了STOVL作为小众机型而固有的高成本问题。这就是DARPA的通用低成本轻型战斗机（Common Affordable Lightweigh Fighter，简称CALF）计划。不过STOVL的要求也限制了CALF只能是单发。在垂直起降阶段，各喷口的垂直推力必须保持绝对同步和平衡，否则可能在瞬间倾覆，导致失事。双发非常难以做到推力的绝对同步。不仅如此，由于两台发动机中任意一台发生故障的可能性是单台发动机的两倍，双发STOVL的可靠性实际上反而下降到单发的一半，所以STOVL只能使用单发。这和多发民航客机在巡航中单发失效还有其他发动机维持飞行的情况不一样。在巡航中，发动机并不需要以最大推力工作，单台发动机失效不难由其他发动机增加推力来补足。在起飞中，单台发动机失效的情况要复杂一点。滑跑速度不高的时候，还可以减速、停止；但滑跑速度超过一定数值而且剩余跑道长度不足以安全停下的话，只有延长滑跑、继续起飞，其余发动机短时间超负荷工作能够满足最低的安全起飞要求。因此民航机场跑道长度不能仅仅满足最低的滑跑起飞要求，必须满足单发失效、延长滑跑的需要。但在垂直起飞的时候，为了使起飞重量最大化，发动机没有剩余推力，一旦一台发动机失效，另一台发动机不可能补足所有的亏欠推力，也没有时间及时调整，容易造成失事。作为低成本战斗机来说，单发有利于降低成本，但由于战斗机的基本重量和性能要求，这对发动机的推力提出了很高的要求，为日后F-35埋下了一个技术上的“定时炸弹”。 与此同时，美国海军的远程对地攻击主力A-6已经老化，需要研制新一代的隐身攻击机，这就是麦道/通用动力的A-12隐身攻击机。和B-2一样，A-12也采用无尾飞翼的基本气动布局，最大限度地达到外形隐身。但A-12的外形更加简洁，近似一个完美的等边三角形。A-12因为严重超支、拖延而在老布什时代下马，F/A-18E/F成为填补空缺的过渡。随着F-14退役和F-22的海军型NATF下马，F/A-18E/F改作下一代舰队防空主力，经典型F/A-18接过A-6的反舰和对地攻击任务，改作战斗轰炸机。但经典型F/A-18不仅航程不够理想，也不具备隐身能力。美国海军在舰队防空上可以用半隐身的F/A-18E/F迁就，但反舰、对地攻击依然需要隐身飞机才能保证足够的突防生存力。当然，作为舰载飞机，还需要具有在航母上弹射起飞和拦阻降落的能力（Catapult Assisted Take Off and Barrier Assisted Recovery，简称CATOBAR）。由于CATOBAR是专用于航母的型号，有时也用CV指称，这是美国海军对航母的编号。
鉴于第一次伊拉克战争到南斯拉夫战争的经验，美国空军对F-117A的隐身攻击性能十分满意。但F-117A与其说是像老虎一样的战斗机，不如说是插上翅膀的猪，毫无自卫能力。在作战使用上，F-117A也只能干偷袭的勾当，不具备起码的多用途能力，航程、全天候性能也不符合21世纪的要求。与此同时，美国空军也在寻求F-16的下一代，作为F-22的低档搭配，隐身当然是起码的要求。需要指出的是，美国空军用F-15作为主力制空战斗机，F-16的空战能力只是在F-15顾不过来时填补战线空缺之用，对F-22的低档搭配也是同样的要求，所以美国空军需要的是具有相当于F-16的空战能力的F-117A，而不是降级版的F-22。事实上，最后美国空军对F-35的空战性能要求正是“不低于F-16”。被誉为F-35之父的美国空军缪尔纳少将在1995年也指出：F-35是70%空对地，30%空对空，当然那时美国空军还计划装备442架F-22，不需要F-35顾虑太多的空对空作战问题。
另外，20世纪70年代，为了抗击中欧苏军大规模装甲集群而设计的A-10攻击机已经不符合美国空军的作战思想，这种低速、专用的对地攻击机在制空作战中毫无用处，在对地攻击作战中则在相当程度上可以由挂载精确制导弹药的战斗轰炸机所取代，若不是美国陆军的坚持和威胁，早就被美国空军除名了。但A-10毕竟已经老化，而且没有替代的计划，将最终和F-16一起退役，由F-35接替，美国陆军对A-10念念不忘也没有用。
F-16和F/A-18本来就是一棵树上结出的两个果实，F-16和F/A-18的换代计划合并是顺理成章的事。1993年，克林顿时代的国防部副部长威廉·佩里（后接任莱斯·阿斯平担任国防部长）决心整顿国防采购，和擅长成本控制的得力干将保罗·卡明斯基（后任美国国防部采购总管）一起，把美国空军和美国海军的下一代战斗机研制整合进联合先进打击技术（Joint Advanced Strike Technology，简称JAST）计划，任命美国空军的乔治·缪尔纳少将负责。缪尔纳此前是美国空军格罗姆湖基地的指挥官，这是号称“51区”的秘密基地，充满了UFO、外星人的传说，但其实际上是一个秘密试飞基地，包揽了几乎所有早期隐身飞机的试飞，现在依然深锁在保密的迷雾中，沙漠中的围栏上有吓人的“擅自翻越者格杀勿论”的警告。缪尔纳自然对于隐身和其他先进技术很是熟悉，与相关的研究机构、公司也很熟悉。在上任前，缪尔纳走访了DARPA和洛克希德·马丁的“臭鼬工厂”，了解了CALF的进展后，缪尔纳向佩里建议，将JAST和CALF合并，建议得到批准。在2000年，克林顿时代的国防部长科恩指出，三军合并研发计划至少节约了150亿美元。
JAST和CALF合并后，除了升力风扇和额外燃油的差别外，在原则上取消了STOVL、CTOL和CATOBAR型号在升空后的性能差异。这是垂直起降战斗机历史上的一个里程碑。传统上，为垂直起降而牺牲一些飞行性能是天经地义的，这在很大程度上限制了STOVL在美国海军陆战队和使用小型航母的盟国海军之外的应用。在理论上，STOVL达到CTOL的飞行性能可以使一些原计划寻求CTOL的F-16和F/A-18的下一代的用户也转向STOVL。STOVL可以解决困扰各国空军很长时间的战时跑道受损的问题，如果空战性能基本保持不变，略微损失的航程对于很多盟国空军来说并不是大问题。更大的STOVL用户群可以增加产量，降低STOVL的单位成本，使STOVL战斗机走出小众产品的怪圈。更加极端一点，STOVL甚至可以取代CATOBAR，成为美国海军和海军陆战队共用的战斗机。这确实曾有人提议，不过被否决了，美国海军不愿意接受STOVL带来的性能损失，在已经装备弹射起飞和拦阻索设备的大甲板航母上混编STOVL的F-35也没有优越性，同时使用不同的起飞、着陆方式反而增加作战使用方面的混乱。1996年，JAST改名联合打击战斗机（Joint Strike Fighter，简称JSF），定位为战斗轰炸机。波音方案为X-32，洛克希德方案为X-35，麦道方案落选。洛克希德的X-35最后胜出，之后演变为F-35。英国在1995年签署协议，先期投资2亿美元，相当于JSF概念研究计划投资的10%，成为JSF计划的第一个也是最重要的国际伙伴。加拿大在1997年也签订协议参加，先期投资1000万美元。荷兰、挪威、意大利、土耳其、丹麦、澳大利亚也参加了F-35的国际合作。
身世决定性格，性格决定命运。F-35的身世决定了F-35的两个基本特征：
1. 三军（空军、海军、海军陆战队）共用，要求通用度达到70%～90%；
2. STOVL成为主导基本设计的线索。
三军共用不仅有规模经济的好处，还有美国国会政治的好处。在美国的政界和舆论界，美国海军陆战队相对于其他军种具有不成比例的影响。从冷战结束到反恐战争期间，美国军费相对紧缩，耗资巨大的新型战斗机研制计划在美国国会和美国公众那里不容易过关。美国空军和美国海军摒弃前嫌，再得到美国海军陆战队的加盟，新型战斗机的研制计划在美国国会那里通过要容易得多。 无数研究表明，就现阶段的技术而言，单靠吸波涂层无法达到有效的隐身。吸波涂层分吸收型和干涉型两类。吸收型涂层采用电损耗型或磁损耗型材料，将入射的电磁波能量转换为热，和黑色哑光漆对光的作用类似。黑色哑光漆并不能完全吸收光线，同样，吸收型涂层吸收雷达波能量的效果也是有限的。干涉型吸波涂层一般为电磁波长1/4厚度的铁氧体涂层。入射的电磁波在涂层内穿行两个1/4波长后反射，波形移相180度，即与入射波的波形和幅度相同，但正负相反，因此和后续的入射波互相抵消。干涉型吸波涂层对有效波长范围内的雷达波吸收效果很好，但只对很窄的波长范围有效果。在实用上，要将多层吸波型和干涉型涂层结合起来，才可满足实战需要。
除了降低散射和吸收雷达波等被动隐身手段外，隐身还可以通过主动手段实现，就是向雷达波的入射方向发射波形、频率和功率相同、相位相反的电磁波，这样就可以达到对消的作用。换句话说，这可以比作电磁世界里的“以子弹打子弹”。主动隐身的技术难度很高，容易弄巧成拙，在极端情况下，干扰波和回波的相位相同的话，反而会将回波强度增加一倍。现代雷达的频率、功率和信号特征变化很快，战场上也可以有多个雷达同时照射同一目标，或者同一雷达发射多种特征的电磁波，这都进一步增加了主动隐身的难度。
所以，隐身飞机的外形设计的几个基本原则是：
1.避免和主要雷达照射方向形成垂直的边缘和平面。也就是说，对于前向来说，要避免垂直的进气口前缘、座舱盖框架、机翼和尾翼的前缘和后缘；对于侧向，要用倾斜的双垂尾，避免直立的垂尾，无垂尾更加理想，还要避免圆柱形机体或者圆锥形机头，而采用菱形或者平底菱形截面。面对雷达的方向采用尖锐边缘有利于“劈开”回波，向次要方向反射；背向雷达的尖锐边缘则有利于爬行波到达边缘时的“跌落流散”；
2.避免不必要的突出物和外挂武器，采用内置武器舱，降低散射；
3.机翼、气动控制面和开口的前后缘应该对齐，只在最少的几个方向上形成强烈回波，在其他方向上减少回波，降低回波的稳定性；
4.避免采用锐角倒角，降低空腔反射。在理想情况下，倾斜的双垂尾应该内倾，但内倾双垂尾的气动效率很糟糕，所以一般还是外倾；
5.座舱盖采用高导电的金属镀膜，把入射的雷达波能量传导到机体表面后处理；
6.采用弯曲进气道，不仅避免把发动机正面暴露在敌方雷达之下，还在进气道壁上涂覆吸波涂层，通过增加回波反射次数来逐次吸收，降低最后的回波强度；
7.发动机喷口应采用扁平喷口。扁平喷口可以在喷口面积不变的情况下，有效地部分遮挡喷口内的涡轮，降低垂直于后向的暴露面积；
8.对于发动机喷气的红外隐身来说，在理想情况下，应该对喷口有所屏蔽。如果全面屏蔽不可能，至少应该从下方屏蔽，阻止地面的红外探测系统直视。在受到气动设计限制或者红外观察方向无法预测时（比如战斗机），应该采用扁平的喷口，增加喷流和环境空气的混合，迅速降温。如果不能做到扁平喷口，应该采用锯齿式喷口，增加与环境空气的混合，但效果不如扁平喷口。
这些隐身原则不仅适用于隐身战斗机，也适用于隐身轰炸机和无人机。SR-71被认为是第一代在设计时就对隐身有所考虑的飞机，但SR-71的主要隐身手段是吸波涂层。SR-71与其说是靠隐身躲避探测，不如说是靠马赫数3的高速和3万米升限躲避拦截。F-117A是第一代采用隐身外形原则设计的飞机，但限于当时的计算机对电磁模型的运算能力，只能采用准二维的多面体设计，在尽可能多的方向上增加机体与雷达入射方向的夹角，并尽量使回波闪烁，避免稳定回波。B-2则更进一步，采用无尾飞翼，达到优秀的全向隐身，但在可预见的将来，无尾飞翼无法满足战斗机所需要的机动性要求。F-22在F-117A和B-2的经验基础上，采用连续可变曲率表面，在隐身和气动性能之间达到最优平衡。F-22的菱形前机身不仅满足了隐身的要求，还起到前缘边条和进气预压缩的作用。F-22的两台发动机采用可以上下摆动或者张合的扁平喷口，不仅满足隐身要求，还解决了超声速飞行的收敛-扩张喷口要求和推力转向要求。F-35采用了F-22的隐身设计经验，这是F-35从设计上降低技术风险的关键部分。
F-35在外形上堪称缩小的单发版F-22，但还是有一些重要的差别。由于F-35以对地攻击为主，需要在机身武器舱内挂载较大的武器，其机内武器舱比F-22还要宽大，所以机体很是肥大，尤其是中段，这最终对跨声速性能造成影响。由于要考虑短距/垂直起降，喷口采用特殊的扭转-转向机构，F-35只能采用圆形喷口，而无法使用矩形喷口。应该特别注意的是，这不是矩形喷口的成本问题，波音X-32就采用矩形喷口，这是和洛克希德·马丁X-35竞争JSF的技术验证机，是按照同样的低成本原则设计的飞机。在理论上，F-35是有可能为非短距/垂直起降的F-35A和F-35C设计扁平喷口的，但后机身需要大幅修改，严重违反最大通用和成本控制原则，所以所有三个型号都采用锯齿形圆截面喷口。锯齿形喷口的代价是一定的推力损失，这好比有豁口的消防水龙头，水柱喷出去的时候散了，反映到喷气式发动机上就是损失推力。锯齿越细密，喷流的压力损失越小，但隐身效果也越低。
说起来，F-35的进气口设计是一个突破。就隐身技术而言，两个JSF设计的最大特色都是对进气口的处理。波音X-32另辟蹊径，采用三角翼、双垂尾布局，但最引人注目的是那张“大嘴巴”，形状丑陋就不说了，那不是直接违反隐身最基本的原理，把发动机的正面暴露在入射雷达波的面前了吗？事实上，X-32的发动机正面确实有一半落在入射雷达波的视线内，但波音在发动机前面增加了一个“雷达屏障”，用涂覆吸波材料的整流片把发动机的正面遮住，像停转的电风扇叶片一样，迫使雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道，一旦进入，就只能在进气道壁、发动机的风扇和整流片的背面之间来回反射，每反射一次，就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一点，最后只有极少的入射能量得以从整流片的间隙之间原路返回，形成回波。整流片当然对进气效率有影响，但通过适当设计和增加发动机的推力，飞机性能不至于受到太大影响。同时，整流片也能起到“理顺”气流和对进气减速的作用，不是对发动机工作一无是处。雷达屏障首先在F/A-18E上得到使用，在F/A-18E上，整流片是固定的。在X-32上，整流片是可动的，在起飞或者低空低速加速需要加力推力时，可以打开以增加空气流量；在巡航时，可以关小，以提高隐身效果。波音声称雷达屏障足以满足军方对隐身的要求。波音最后落选的原因有很多，但雷达屏障的效果不是主要原因。 X-35则采用了全新的无附面层隔道超声速进气道（Diverterless Supersonic Intake，简称DSI）。喷气式发动机的压气机对于进气有很高的要求，理想进气条件为马赫数0.5到0.6，而且流场均匀，圆心处（发动机转轴的位置）和圆周处（进气道管壁的位置）的气流速度大体相同。然而，空气是有黏性的，自由空气的速度分布还算均匀，但顺着物体表面流动的空气流速会由于摩擦而降低。在理论上，在物体表面的气流流速为零；一直到离表面一定距离的时候，气流流速才逐渐增加到自由空气的流速。气流速度逐步增加的这一段厚度称为附面层，也称边界层。气流沿机体表面流动的距离越长，附面层增厚或者“堆积”的情况就越严重。在理想情况下，发动机应该远离机体表面形成的附面层，把发动机伸入干净气流之中，就像民航飞机的翼下发动机那样。但战斗机做不到这一点，发动机只能在机身内，于是需要用附面层分离板，或者在进气口和机身之间形成一个间隙，把附面层内低流速的低能量气流分离掉，然后再通过“泄流道”把它泄放掉，不影响发动机的最优工况，即使F-22也有这个间隙。但在雷达的照射下，这块板或者间隙着实惹眼，必欲除之而后快。DSI用一个复杂外形的鼓包将边界层从中间剖开，在进气压力下把附面层推向两侧，然后在进气口上下唇口的根部泄放。DSI首先在F-16技术验证机上得到验证，然后用于X-35和F-35。但进气口上下唇的锐角倒角会增大前向雷达反射特征。
超声速进气道的另一个挑战是对气流减速。喷气式发动机的风扇或者压气机的叶片只能在亚声速条件下工作，叶尖速度超过声速的话，将由于激波而产生极大的阻力，甚至造成结构损坏。不仅风扇和压气机无法在超声速下工作，燃烧室也不能在超声速下工作。正常燃烧速度的极限是声速，超过声速的燃烧就是爆炸了！超声速进气道不仅要有效地降低进气速度，还要在减速的过程中造成进气的“堆积”，提高进气压力，相当于额外的压气机，这就是所谓的总压恢复。另一方面，激波是密度急剧升高的空气中的压力波，好比看不见的石墙一样，激波锋面背后的气流速度降低到亚声速。超声速飞行时激波不可避免，那就索性用精心设计的激波对进气达成减速。换句话说，用机体或者进气口诱导出一道甚至几道看不见的墙，对进气逐级减速，这就是多波系进气道的由来。传统上，超声速进气道用可调斜板或者可调半锥调节激波的形状和位置，但可调斜板或者可调半锥增加重量，也因为额外的缝隙而增加雷达反射特征。F-16使用前机身产生斜激波，在超声速气流到达进气口之前就有所减速（也称预压缩），进气口本身只需要简单的皮托管设计。不过外压缩加皮托管的设计只能对很小的速度范围最优化，所以F-16尽管推重比远远超过F-104，但最大速度并没有超过F-104的水平。F-22使用斜切菱形的进气口，用棱锥激波代替简单的平面激波，可以在更大的速度范围内优化进气道的工作状态。F-35的DSI鼓包用形状更加复杂的复杂形状激波，可以在更大的范围内达到很高的总压恢复。
但DSI本来的气流情况就很复杂，和向内斜切的机身侧面在迎面气流之下的交互作用更加复杂。为了控制气动设计的复杂性，从正面看的话，DSI向内斜切角度不宜太大，所以F-35的前机身下侧面相对于F-22更加直立。为了角度对齐，中后机身的侧面和外倾双垂尾也相对直立。这对侧向隐身不利，尽管更加直立的机身侧面对增加机内武器舱的容积和改善舱内截面形状有好处。F-35的侧面相对直立也减弱了菱形（F-35实际上已经不是菱形截面，而是平底的五边形）侧棱的边条作用。这一方面简化了气动设计，另一方面也削弱了涡升力对机动性的改善。
在进气口之外，机翼前缘是前向雷达反射特征最大的部分。基于隐身原则，机翼前缘后掠角越大越好，有利于入射雷达波向无害方向的散射。高亚声速的F-117A在设计上向隐身一边倒，采用了高度后掠的67.5度，和典型飞行条件高度不匹配，结果气动性能很糟糕。F-22在气动和隐身性上更加平衡，采用和苏-27一样的42度。F-35的最大速度要求降低，机翼前缘的后掠角只有35度，后缘的前掠也相应减小。升阻比提高了，但前向的雷达反射特征也增加了。
F-22采用整体座舱盖，没有横框架。F-35虽然也是整体开闭的座舱盖，但在玻璃内侧有一道横向的加强框架，这当然是出于成本的考虑，但也是F-35前向雷达反射特征的一个标志。F-16也是低成本战斗机，F-16首创使用无框架座舱盖，可见只要有需要，座舱盖的成本并不足以根本影响F-35的成本，尤其在这可能成为前向隐身“短板”的情况下。反过来说，如果前向隐身水平少了这一道框架并没有多大的改善，多了这一道框架也没有实质性的损失，那就没有必要花这冤枉钱了。
F-35还有一些既在意料之外，又在情理之中的违反隐身设计常规的细节。F-22的双垂尾后缘是前倾的，用于和机翼、平尾的后缘对齐，减少回波集中的方向。但F-35的双垂尾的后缘也是后掠的，而且和前缘不是平行的。这当然不是疏忽，而是有道理的。垂尾的作用不是转向，而是起风向标的自稳作用，保持飞机指向和前进方向一致。F-22那样的后缘前倾使得垂尾的气动中心前移，需要增加垂尾面积来补偿；F-35的后掠垂尾就可以减小面积而达到同样的效果，减轻了重量和成本，代价是不能做到边缘对齐，前向隐身性能有所损失。但这和座舱盖的横框一样，属于“虱子多了不痒”。
F-35的机体周身还有众多突出的鼓包，最大的是空军型的F-35A左侧翼根的狭长鼓包，这是25毫米内置机炮。当然，短距起飞/垂直降落的F-35B和舰载型F-35C都没有内置机炮，需要用外挂的机炮吊舱，隐身更加糟糕。不管洛克希德·马丁和美国海军如何解释，外挂吊舱必然导致隐身的极大恶化，否则也没有必要费心设计机内武器舱了。所以相对来说F-35A对于航炮的处理还是最隐身的。
平坦的机腹是上视隐身的要点。但F-35的机腹不仅有很多突出的传感器鼓包，还有众多X-35上所没有的凹凸。这是基本设计确定后，为增加起落架舱和弹舱的容积而采取的不得已之举，但这进一步侵蚀了本来已经不及F-22的隐身性能。2012年，一份美国国会研究中心的报告引用了一个数据：F-22的全向隐身性能达到-40dBsm级别，而F-35只有-30dBsm级别。dBsm是以雷达反射截面积（米2）计算的对数衰减率，-30dBsm表示雷达反射截面积与同等物理尺寸的飞机相比衰减至1%，-40dBsm为衰减至1‰。换句话说，F-35的雷达反射截面积可能是F-22的10倍。 美国空军在传统上是技术至上主义，但在F-35的问题上也对隐身采取实用主义态度。在1991年的海湾战争中，萨达姆的防空体系在第一天被打击之后就再也没有恢复过来。这显示了未来空中打击的两个特点：
1. 隐身的高度有效性；
2. 第一轮打击后，隐身不再关键。
首日打击以精确拔点为主，载弹量不是太重要。用隐身攻击机“砸开大门”后，可以通过外挂来挂载更多的弹药，在后续作战中打击更多的一般目标，快速扩大战果。F-35从一开始就考虑机内和外挂两种武器挂载方式，这就是F-35设计中的“首日隐身”概念。
应该指出，各国军方对隐身的要求不一样，美国空军是坚决的隐身派，新的作战飞机非隐身不要；美国海军和欧洲是半隐身派，有那么点儿意思就行了，其余的靠机载电子战能力来补充，这也是在现有技术条件下少花钱、多办事并降低技术风险的一个有效途径。
垂直起降
直升机是人们最为熟知的垂直起降飞机。旋翼是直升机垂直起降的奥秘所在，但也是直升机速度难以提高的致命死穴。直升机前飞时，桨叶在向前和向后的扫行中交替进行。前行桨叶的叶尖线速度和飞行前行速度之和不能超过声速，这决定了直升机的理论速度极限，也就是声速的一半。高于这个速度的话，前行叶尖实际速度将超过声速，引起激波。后行桨叶的叶尖线速度和飞机前行速度之差不能低于失速速度，低于失速速度会导致旋翼失去升力，这决定了直升机的实际速度极限，也就是声速的一半再减去桨叶翼型的失速速度。实际上，传统直升机的极限平飞速度不超过340千米/时，辅以推进发动机的新型复合直升机的极限速度也刚刚突破400千米/时，和战斗机要求的超声速相差太大。
超声速战斗机要实现VTOL，只有用发动机产生直接升力，而不是通过机翼产生气动升力。转入平飞后才逐步降低直接升力，改用气动升力维持飞行。在现代VTOL概念之前，曾经有过一些很有创意的VTOL概念，比如像火箭一样直立起飞、像V-22“鱼鹰”一样的偏转发动机或者采用引射增升原理，但都不理想。在走过弯路之后，VTOL战斗机回到传统思路上，用发动机产生直接升力和巡航推力。巡航推力的要求和通常无异，但直接升力有一个特殊问题：推力的作用点必须和飞机重心重合，或者围绕重心对称布置，否则在垂直起降过程中要失去平衡而倾翻失事。
VTOL发动机有三种典型方式：
1. 分立的升力发动机和巡航发动机；
2. 一体的升力-巡航发动机；
3. 升力-巡航发动机加分立的升力发动机。
对于分立的升力发动机和巡航发动机来说，升力发动机只产生直接升力，巡航发动机只产生巡航推力。这种方式简单、清晰，升力发动机的位置很自由，容易实现稳定、可靠的VTOL，也容易和超声速的要求整合。巡航发动机不需要特殊改装，完全按照通常的要求设计、制造。升力发动机的工作时间短，对寿命的要求不严格，所以可以用简单、可靠但油耗较高的专用升力发动机。由于要求简单，推重比可以高达20以上。分立的升力发动机和巡航发动机模式的最大问题则在于死重。升力发动机尽管推重比高，但进入平飞后，这依然是对升力或者巡航毫无用处的死重。法国的“幻影Ⅲ”和“幻影Ⅴ”、苏联的米格-21PD、米格-23PD、苏-15PD战斗机等都采用了这种方式。
升力发动机加升力-巡航发动机方式的一个变形是不用完整的升力发动机，而是从升力-巡航发动机引出动力，驱动专用的升力装置产生直接升力，洛克希德·马丁X-35采用的正是这种方式，这是DARPA的JSF竞赛中的入选选手。
麦道和波音也提交了JSF方案。麦道的方案为和雅克-141相似的升力发动机加升力-巡航发动机，在气动布局上为无垂尾的V形尾方案，机翼后缘呈W形，可以说是ATF竞争中落选的YF-23的缩小版。麦道声称，通过适当的重组，在主发动机故障或战损时，升力发动机可以使飞机安全返航。由于有单独的升力发动机，麦道方案的升力-巡航发动机不需要加大低压涡轮，为STOVL的改装工作量小，其比洛克希德·马丁方案减重2吨。罗尔斯·罗伊斯升力发动机提供7257千克力推力，推重比为15。麦道方案的机翼设计很有新意，机翼和尾翼之间的“边条”既强化翼身融合体，又在大迎角时起到升力体的作用，是神来之笔。但麦道的VTOL设计无新意，虽然技术风险低，但死重大，成本高。
最大的问题还是在V形尾。V形尾重量轻，隐身性好，阻力小，但V形尾一动，在滚转和偏航上就有交联，对飞行控制系统的要求很高，对机动性的影响也大，YF-23就“栽”在了这上面。麦道在情急之中，增加了鸭翼，力图弥补V形尾控制不足的问题，但为时已晚。麦道的方案在进入最后的对比试飞前就被淘汰了。JSF落选对麦道是致命的，这个曾经研制过F-4、F-15，主要承包F/A-18和AV-8的公司，就这样落下了帷幕。
尽管波音在20世纪20年代之后就再也没有得到过美国战斗机的订单，但波音对所有战斗机竞争项目从不放过，屡败屡战。正因为没有历史，波音也就没有包袱，设计方案就敢于另类。波音与英国BAE合作，其JSF方案凝聚了“鹞”式的使用经验。波音JSF方案一反美国战斗机的常规，采用无尾三角翼方案。波音JSF的VTOL原理和“鹞”式相似，采用一体的升力-巡航发动机，其血盆大口一般的超大进气道十分引人注目。这是由于发动机要适当前置才能处于飞机重心位置，没有空间安排较长的S形进气道，只能使用这样又大又短的进气道。这给隐身带来很大的问题，但波音用“雷达屏障”解决了这个问题。无尾三角翼布局很适合发动机居中布置的特点，重心和升力中心比较接近，容易处理VTOL状态下的重心控制问题。大三角翼的结构宽大、肥厚，十分有利于提供很大的机内燃油容积，机翼翼载小，机动性相当好。事实上，波音X-32的翼载之低，以至于波音认为没有必要为舰载型特意加大翼面积，非常有利于增加CTOL、STOVL和CATOBAR之间的通用性。波音还很周到地把发动机的尾喷口设计成F-22那样，不仅扁平，而且可二维转向，既提高了红外和雷达隐身性能，又提高了机动性。